(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭尾軸を有する動物を撮像する装置であって、
その長手方向に対しその動物の頭尾軸が交差するよう動物を載せうる可撓性の長尺の支持部材と、
目的とする動物が収まるサイズになるよう上記支持部材を、底部を有する上開きのＵ字ループに変形させる変形手段と、
上記Ｕ字ループを保ちながら上記支持部材をその長手方向に沿い動かすことで、上記Ｕ字ループの底部における動物に捻りを加えて頭尾軸回り回転させる駆動手段と、
様々な頭尾軸回り回転角にてその動物を撮像する撮像手段と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、上記変形手段が、
横方向に間隔をおき平行配置されており、その間に上記支持部材の長手方向沿い区間が挟まるよう当該支持部材が装着されている一対のドライブシャフトと、
それらドライブシャフトで挟まれている区間に上記Ｕ字ループが生じるよう上記支持部材を案内する案内手段と、
を有する装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、上記案内手段が、上記支持部材の第１長辺側にあるガイドと、当該支持部材の第２長辺側にあるガイドと、を併せ、上記Ｕ字ループを発生させるためのガイドを一対有する装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の装置であって、上記支持部材並びにそれに対応する上記変形手段および上記駆動手段を複数組備え、それらを使用し複数体の動物を撮像する装置。
【請求項５】
頭尾軸を有する動物を撮像する方法であって、
複数の長辺を有する可撓性の長尺の支持部材を準備するステップと、
目的とする動物が収まるサイズになるよう上記支持部材を、底部を有する上開きのＵ字ループに変形させるステップと、
上記支持部材の長手方向に対しその動物の頭尾軸が交差することとなるよう上記Ｕ字ループに動物を搬入するステップと、
上記Ｕ字ループを保ちながら上記支持部材をその長手方向に沿い順次動かすことで、上記Ｕ字ループの底部における動物に捻りを加えて様々な向きに頭尾軸回り回転させるステップと、
様々な頭尾軸回り回転角にてその動物を撮像するステップと、
を有する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、その撮像により、頭尾軸回り回転角毎に動物のＸ線像、放射性同位体像及び光学像を得る方法。
【請求項７】
頭尾軸を有する動物を撮像する装置であって、
その長手方向に対しその動物の頭尾軸が交差するよう動物を載せうる長尺の可撓性を有する膜と、
目的とする動物が収まるサイズになるよう上記可撓性を有する膜を底部を有する上開きのＵ字ループに変形させる変形機構と、
上記Ｕ字ループを保ちながら上記可撓性を有する膜をその長手方向に沿い動かすことで、上記Ｕ字ループの底部における動物に捻りを加えて頭尾軸回り回転させる駆動機構と、
様々な頭尾軸回り回転角にてその動物を撮像する撮像システムと、
を備える装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、上記変形機構が、
横方向に間隔をおき平行配置されており、その間に上記可撓性を有する膜の長手方向沿い区間が挟まるよう当該可撓性を有する膜が装着されている一対のドライブシャフトと、
それらドライブシャフトで挟まれている区間に上記Ｕ字ループが生じるよう上記可撓性を有する膜を案内する案内システムと、
を有する装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、上記案内システムが、上記可撓性を有する膜の第１長辺側にあるガイドと、当該可撓性を有する膜の第２長辺側にあるガイドと、を併せ、上記Ｕ字ループを発生させるためのガイドを一対有する装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、個々のガイドに中空部があり、一方のガイドの中空部の上辺に上記動物の尾部が通る開口があり、更に、他方のガイドの中空部の内側を通り上記動物の頭部まで延びる前部伸縮配管部を備える装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、上記前部伸縮配管部内に麻酔剤を導入してその動物に麻酔をかける配送システムを備える装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置であって、上記撮像システムに光または輻射を届けるための窓が設けられたベースプレートと、そのベースプレート上にあり上記ドライブシャフトの支持に使用される装着ハブと、を備える装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、上記撮像システムが、上記Ｕ字ループの上方に位置するＸ線源と、当該Ｕ字ループ内の上記動物を透過した輻射を受け取れるよう上記窓の下方に移動させることが可能な蛍光体スクリーンと、を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像する撮像システム、特に様々な角度から撮像できるよう動物を頭尾軸回り回転させる捻り支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マウス等の動物を撮像可能な電子撮像システムが知られている。図１Ａ〜図１Ｄにそうした電子撮像システムの一例１０を示す。これはＫＯＤＡＫ（登録商標）生体撮像システムＦＸ  Ｐｒｏ（商品名）等で採用されているシステムであり、光源１２と、そのなかの被写体又は被写体群にアクセスできるよう構成された試料室１４と、その試料室１４内にある透光プラテン１６と、光源１２に結合した光ファイバ１８で構成されておりプラテン１６を明視野撮像や蛍光撮像に適した波長及び拡散度の光で照明可能な上向き照明器と、ミラー２２及びレンズ／カメラ系２４が組み込まれた光学系室と、コンピュータ用モニタを初めとする表示装置等を有する通信／コンピュータ制御システム２６と、マイクロフォーカスＸ線源２８と、その上で被写体を静止及び安定させるのに重力を利用する透光平坦型の動物支持部材３０と、図示しないモータ付リードスクリュー等の在来手段で矢印３６沿いに抜き取れるよう支持部材３０のそばに配されており高分解能蛍光体シート３４を用いイオン化輻射を可視光に変換するよう構成されている高分解能蛍光体スクリーン３２と、を備えている。図示例ではレンズ／カメラ系２４が支持部材３０より下方に位置しているが、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）にはご理解頂けるように、このシステム１０を変形し任意の角度、例えば支持部材３０の上方から撮像を行えるようにすることもできる。
【０００３】
その光源１２には、蛍光励起撮像向け又は明視野カラー撮像向けの励起光フィルタ／セレクタを設けることができる。遮光型の環境制御用ガスポートを遮光型の試料室１４に連通させ、Ｘ線撮像に適した環境になるよう或いは被写体となる生物の生命が保たれるよう試料室１４内の環境を制御することができる。電子撮像システム１０の試料室１４にアクセス手段乃至部材３８があるので、試料室１４内に簡便、安全且つ遮光的にアクセスすることができる。そのアクセス手段３８としては、いわゆる当業者にとり周知のドア、開口、ラビリンス等を使用することができる。試料室１４の構成を工夫し、試料保持や軟Ｘ線伝搬に相応しく雰囲気を制御すること、例えば温度、湿度、ガスの種類等を制御することもできる。レンズ／カメラ系２４に蛍光撮像用の輻射光フィルタを設けることもできる。そして、本願出願人を譲受人とする諸出願（審査に係属中，発明者：Vizard et al.，Feke又はFeke et al.）にその例が記載されている通り、複数のモードで撮像することができる。
【０００４】
使用する際には、まず、使用したい撮像モードに応じシステム１０の構成を設定する。使用できる撮像モードとしてはＸ線撮像モード、放射性同位体撮像モード、光学撮像モード等があり、使用できる光学撮像モードとしては明視野撮像モード、蛍光撮像モード、発光撮像モード等がある。次いで、透光性のある動物支持部材３０の上で動けなくなっている被写体、例えば麻酔を受けて寝かされている動物（マウス等）４０の姿を、レンズ／カメラ系２４で捉えて光像から電子像へと変換し、その電子像をディジタル化する。得られたディジタル画像は、表示装置の画面上に表示させ、メモリ上に保存し、別の場所に伝送し、画像処理によって拡張・補強し、或いは印刷してその恒久的コピーを作成することができる。そして、システム１０の構成設定を変更して撮像を繰り返すことで、その撮像モードが異なる複数枚の画像を取得し、それらの画像を組み合わせて合成画像、例えばオーバレイ合成画像を生成することができる。
【０００５】
マウス４０はその頭尾軸を中心にして順次回転させることができ、また平坦な動物支持部材３０の上に仰向け、横向き、斜向き等々様々な体勢で直に寝かすことができる。撮像は、重力の作用でその体勢が安定してから行えばよい。こうすることで、複数の方向から撮像すること、例えば非特許文献１記載の腹面像及び側面像を得ることができる。図示の簡略化のため一体しか示していないが、図１Ｄに示す構成では複数体の動物４０を同時に撮像することもできる。撮像方向を変えるには、矢印４２で示すように動物４０を手動で頭尾軸回り回転させればよい。
【０００６】
透光性がある平坦な動物支持部材の上に動物を直に寝かせ、静止している動物を下方から撮像するのは、幾つかの長所があるためである。第１に、頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を無制限且つ連続的に変化させることができる。第２に、その動物に実験者（人間）がアクセスすることができる。例えば、注射、経口注入、経口吸入、経直腸注入、経皮吸収、経粘膜吸収等の手法で動物の体内に薬剤、蛍光イメージング剤、Ｘ線造影剤、放射性核種イメージング剤等の物質を直接投与しなければならない実験でも、物質投与前に撮像したときと、物質投与後に撮像したときとで、撮像システム内にセットされている動物の体勢が大きく変化しないようにすることができる。これは、イメージング剤又は造影剤の潅流及び浄化を調べる際や、薬剤の効き方の経時変化について調べる際に、特に有益なことである。第３に、その動物の直近環境に実験者がアクセスすることができる。例えば、動物の尿、糞、皮膚片等といった残留物を直近の環境から除去し、画像に偽像が現れることを防ぐことができる。第４に、重力の作用で体勢を安定させているため、撮像システムにおける動物の体勢を最小限の動作、最小限の拘束で所望の体勢にすることができ、従って実験者向け人間工学的プロトコルを満たすことができる。第５に、寝かせた体勢であるので、動物に加わる生理学的ストレスが軽い。第６に、透光性のある動物支持部材によってもたらされる物理的な面を基準にレンズ／カメラ系の合焦面を定めることで、鮮明で解像度のよい画像を得ることができる。第７に、透光性のある動物支持部材の表面付近に蛍光体スクリーンを挿抜可能であるので、明視野撮像モード、蛍光撮像モード、発光撮像モード等の光学撮像モードで撮像する際の合焦面と、蛍光体スクリーンが必要なＸ線撮像モード、放射性同位体撮像モード等の撮像モードで撮像する際の合焦面とを、ある同じ面にしつつ、複数のモードで撮像を行うことができる。合焦面が同じ面であるので、光学撮像モードで得た画像と、蛍光体スクリーンが必要な撮像モードで得た画像とからオーバレイ合成画像を生成する際に、両画像を正確に位置合わせすることができる。第８に、撮像用の光路が固定的でどの角度、どの撮像モードでも同じであるので、簡略且つ安価な部材で撮像用の光路を形成することができる。
【０００７】
その反面、平坦な動物支持部材の上に動物を直に寝かせて静止させるやり方には短所もある。即ち、従来の撮像システムでは、動物の頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を精度よく制御できる手段を欠くため、例えば±５°以内といった高精度を実現することができない。もし、撮像方向をより精密に制御することができれば、実験者は分子信号をより好適に定量できるはずである。このことは、例えば、蛍光撮像モードや発光撮像モードで得られる光学的分子信号の強さが、動物の体内における蛍光体又は発光体成分の分布域からその動物の体表面に達するまでにその信号が辿らねばならない組織深さ、ひいてはその動物の体勢に依存していることから判る。放射性同位体撮像モードで得られる分子信号の強さが、動物の体内における放射性同位体の分布域から蛍光体スクリーンまでの距離、ひいてはその動物の体勢に依存していることからも判る。
【０００８】
撮像方向をより精密に制御することができれば、更に、実験者が動物の空間的な向きをより好適に再現することができる。例えば、長期間に亘り動物の撮像を繰り返す研究では、その動物を撮像システム内に搬入して静止させ、その姿を撮像して一組の画像群を得た後、その撮像システムからその動物を回収する、といった撮像作業を複数回実行して複数組の画像群を取得する。こうした研究では、撮像システムに対する動物の空間的な向き、例えばその動物の頭尾軸回り回転角が１回目の撮像作業と２回目以降のそれとで相違していると、一組目の画像群に対する空間的な向きの相違が二組目以降の画像群に影響し、偽像、例えば１回目の画像群に係る様々な撮像モードでの分子信号に比し分子信号が弱まった像や強まった像が現れることがある。同様に、そうした相違があると、一組目の画像群と二組目以降の画像群とを正確に位置合わせすることができないため、各組の画像群に対し共通の注目領域テンプレートが適用される単純な注目領域解析では定量の精度が低下することがある。
【０００９】
一例として、複数体の動物を撮像システムに搬入して静止させ、その姿を撮像する研究を行う場合を考える。その撮像システムの視野内にある所定の場所に複数体の動物を順繰りに搬入して静止させる場合もあれば、その撮像システムの視野内にある複数の場所に複数体の動物を並行的に搬入して静止させる場合もあるが、そのどちらでも、動物の個体間で空間的な向き例えば頭尾軸回り回転角が違っていると、その影響が各組各個体の画像に偽像となって現れることがある。例えば、ある組の画像が他の組の画像に比し分子信号が弱まった画像や強まった画像になることがある。
【００１０】
視野内にある所定の場所に複数体の動物を順繰りに搬入して静止させた場合には、動物の個体間で空間的な向き例えば頭尾軸回り回転角が違っていると、別の個体に係る画像同士を正確に位置合わせすることができない。そのため、それら複数体の動物に係る画像群に対し共通の注目領域テンプレートが適用される単純な注目領域解析では定量の精度が低下することがある。
【００１１】
撮像システムの視野内にある複数の場所に複数体の動物を並行的に搬入して静止させた場合には、別の場所にいる動物の個体間で空間的な向き例えば頭尾軸回り回転角が違っていると、ある個体向けの注目領域を動物所在場所間の位置差に基づき単純に空間移動させるだけでは、別の場所にいる別の個体向けの注目領域として相応しいものにならない。そのため、画像群に対しアレイ状注目領域テンプレート、即ち同様の注目領域を視野内に複数組設定するテンプレートがいずれの画像にも適用される単純な注目領域解析では、その定量の精度が低下することがある。
【００１２】
また、固定式のカメラ系を用い動物を多方向から撮像可能で、その撮像方向をより精密に制御可能な撮像システムも知られているが、それらは、支持部材上に動物を直に寝かせ動けないようにするやり方のよいところを全て実現できるものではない。その例としては、角度可調型のゴニオメータステージの上に被写体を縛り付けて上方から撮像するシステムが非特許文献２に、回転するステージの上に固定されているホルダのなかに動物を拘束するシステムが特許文献６（名称：生物発光コンピュータ断層画像再構成システム及び方法(Systems and Methods for Bioluminescent Computed Tomographic Reconstruction)，発明者：Wang et al.，米国特許出願第１０／７９１１４０号）に、回転する管のなかに被写体を入れるシステムが特許文献１１（名称：二次元生物発光画像に基づく三次元腫瘍位置形状可視化システム及び方法(System and Method for Visualizing Three-dimensional Tumor Locations and Shape from Two-dimensional Bioluminescence Images)，発明者：D. Metaxas et al.，米国暫定特許出願第６０／７１５６１０号）及び非特許文献３に、回転ミラー及び被写体並進ステージを使用するシステムが特許文献１０（名称：多方向撮像装置(Multi-view imaging apparatus)，発明者：D. Nilson et al.）に、被写体の一部を取り巻くように多ミラーアセンブリを設けてカメラ系からの撮像方向を増やすシステムが特許文献７（名称：生体内光学撮像及び計測システム及び方法(Systems and methods for in-vivo optical imaging and measurement)，発明者：R. Levenson and C. Hoyt，米国特許出願第１１／２９５７０１号）にそれぞれ記載されている。
【００１３】
これらの文献に記載の諸システムにはそれなりに長所もあるが、どのシステムも次のような短所のうち少なくともいずれかを有している。まず、可調型ステージを使用する例では、その角度可調範囲に制限があるため撮像方向の可変範囲が制約される。動物をホルダに入れる例では、そのホルダが邪魔になり撮像できない方向が生じる。動物直近の環境に実験者が容易にアクセスできないものもある。隣のステージへの滑落、ホルダ内での拘束、管内への所望体勢での装填等の際に、かなりの手間をかけて動物を縛り付けねばならない。合焦面の基準となる物理面や蛍光体スクリーンを近接配置できる面も提供されない。寝た体勢でないため動物に無視できない生理学的ストレスがかかる。撮像用光路が撮像方向毎に違うため、撮像用光路の形成に複雑で高価な部材が必要になる。多ミラーアセンブリを使用する例では、ある限られた範囲内で不連続的にしか角度を変えられないため撮像方向が制約される。
【００１４】
動物を他方から撮像可能な撮像システムとしては、次に、その動物を中心にして回動させうるガントリ上に１個又は複数個のレンズ／カメラ系を搭載したものも知られている。例えば特許文献８（名称：拡散媒体内自由空間光断層撮像方法及びシステム(Method and system for free space optical tomography of diffuse media)，発明者：V. Ntziachristos and J. Ripoll，米国特許出願第１０／５４３７２８号）や特許文献９（名称：Ｘ線断層撮像光断層撮像併用システム(Combined X-ray and Optical Tomographic Imaging System)，発明者：W. Yared，米国特許出願第１１／６４３７５８号）に記載のものである。残念なことに、この種のシステムは、単一の撮像用光路で全撮像方向、全撮像モードを担う構成に比べかなり複雑且つ高価なものとなる。
【００１５】
そして、動物例えばマウスを光音響断層撮像可能な光音響断層撮像システムも知られている。その一例は非特許文献４に記載の光音響断層撮像システムである。これは、その底部に透光性の窓があるボウルのなかに、アレイをなすよう複数個の超音波センサを配したシステムである。使用時には、そのボウルを透光性の音響結合媒体、例えば液体やゲルで満たし、その音響結合媒体の上面に透光性の膜を置き、動けないようにした動物をその膜の上に寝かせる。窓を介しその動物に光パルスを照射すると、その光パルスはその動物の内部又は外皮にある物質によって吸収され、その物質からエネルギが超音波となって輻射される。その超音波は超音波センサのアレイで検知され、その結果に基づき電子システムによって断層像が再構成される。このとき、動物の体内での吸収及び散乱によって光の浸透深さが制約されるので、その動物の体勢を様々に変えて調べた方が、その動物に備わる様々な解剖学的特徴を好適に調べることができる。また、こうした光音響断層撮像システムでは、動物を手動で頭尾軸回り回転させることで、撮像方向を変化させることができる。しかしながら、動けないようにした動物をこのように膜の上に直に寝かせるやり方には短所がある。即ち、従来型の光音響断層撮像システムでは、動物の頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を精度よく制御できる手段を欠くため、例えば±５°といった高い精度を実現することができない。もし撮像方向をより精密に制御することができれば、実験者は光音響データをより好適に定量できよう。例えば、組織深さひいては動物の体勢に依存する光音響的校正をより精密に実行することや、互いに別方向から撮像されている複数枚の光音響断層像同士を精密な撮像方向情報に基づき精密に継ぎ合わせることも可能になろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０２３７４２３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００８９８１７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００４９８９３号明細書
【特許文献４】特開２００１−２９９７８６号公報
【特許文献５】特開２００４−１２１２８９号公報
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／０２４９２６０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６／０１１８７４２号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０１７３３５４号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／０２３８９５７号明細書
【特許文献１０】米国特許第７１１３２１７号明細書
【特許文献１１】国際公開第ＷＯ２００７／０３２９４０号パンフレット（Ａ２）
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Pete Mitchell, PharmaDD - Tracking Discovery & Development, Picture Perfect : Imaging Gives Biomarkers New Look, Nov/Dec 2006, Vol.1, No.1, pp.1-5
【非特許文献２】Virostko et al., Molecular Imaging, Vol.3, No.4, October 2004, pp.333-342, Factors Influencing Quantification of In Vivo Bioluminescence Imaging : Application to Assessment of Pancreatic Islet Transplants
【非特許文献３】Da Silva et al., ScienceDirect, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Design of a small animal multiomodality tomographer for X-ray and optical coupling : Theory and experiments, 2007, pp.118-121
【非特許文献４】Kruger et al., HYPR-spectral photoacoustic CT for preclinical imaging, Photons Plus Ultrasound Imaging and Sensing 2009, Proc. of SPIE, Vol.7177, 71770F-1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、透光平坦型動物支持部材上に直に寝ていて動けなくなっている動物を任意方向、例えば上方や下方から撮像するやり方の全利点を享受することができ、しかもその頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を調整する手段としてユニークな手段を備えるものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、頭尾軸を有する動物を撮像する装置であって、その長手方向に対しその動物の頭尾軸が交差するよう動物を載せうる可撓性の長尺の支持部材と、目的とする動物が収まるサイズになるよう上記支持部材を、底部を有する上開きのＵ字ループに変形させる変形手段と、上記Ｕ字ループを保ちながら上記支持部材をその長手方向に沿い動かすことで、上記Ｕ字ループの底部における動物に捻りを加えて頭尾軸回り回転させる駆動手段と、様々な頭尾軸回り回転角にてその動物を撮像する撮像手段と、を備える。撮像方向は、上方、下方等、任意の方向でかまわない。
【００２０】
本発明は、頭尾軸を有する動物を撮像する方法であって、複数の長辺を有する可撓性の長尺の支持部材を準備するステップと、目的とする動物が収まるサイズになるよう上記支持部材を、底部を有する上開きのＵ字ループに変形させるステップと、上記支持部材の長手方向に対しその動物の頭尾軸が交差することとなるよう上記Ｕ字ループに動物を搬入するステップと、上記Ｕ字ループを保ちながら上記支持部材をその長手方向に沿い順次動かすことで、上記Ｕ字ループの底部における動物に捻りを加えて様々な向きに頭尾軸回り回転させるステップと、様々な頭尾軸回り回転角にてその動物を撮像するステップと、を有する。撮像方向は、上方、下方等、任意の方向でかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを備える従来型電子撮像システムを示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した撮像システムの模式的側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示した撮像システムの模式的前面図である。
【図１Ｄ】図１Ａに示した撮像システムの詳細斜視図である。
【図２Ａ】着脱式の高分解能蛍光体スクリーン及び本発明の一実施形態に係る動物用の捻り支持装置を備える電子撮像システムを示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した撮像システムの部分拡大斜視図である。
【図３Ａ】図２Ａに示した捻り支持装置の支持膜実装前状態を示す部分斜視図である。
【図３Ｂ】捻り支持装置の支持膜実装前状態を示す図３Ａ内線３Ｂ−３Ｂ沿い模式的前端面図である。
【図３Ｃ】巻き付けられていない状態の支持膜を示す模式図である。
【図３Ｄ】図２Ａに示した捻り支持装置への支持膜実装過程を示す模式的前端面図である。
【図３Ｅ】図２Ａに示した捻り支持装置への支持膜実装過程を示す模式的前端面図である。
【図３Ｆ】図２Ａに示した捻り支持装置への支持膜実装過程を示す模式的前端面図である。
【図３Ｇ】図２Ａに示した捻り支持装置への支持膜実装過程を示す模式的前端面図である。
【図３Ｈ】図２Ａに示した捻り支持装置の支持膜実装後状態を示す部分斜視図である。
【図４】図２Ａに示した捻り支持装置への動物搬入過程を示す後方からの斜視図である。
【図５Ａ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンにおける動物の俯かせ方を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図２Ａに示した捻り支持装置における動物の俯かせ方を示す上面図である。
【図５Ｃ】図２Ａに示した捻り支持装置における動物の俯かせ方を示す前方からの部分斜視図である。
【図５Ｄ】図２Ａに示した捻り支持装置における動物の俯かせ方を示す模式的前端面図である。
【図５Ｅ】図２Ａに示した捻り支持装置における動物の俯かせ方を示す下面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る頭尾軸回り動物回転方法の全体的な流れを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る方法の流れを示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る方法の流れを示す図である。
【図７Ａ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させて俯せにした動物を、高分解能蛍光体スクリーンを装着せず光学撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図７Ｂ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させて俯せにした動物を、高分解能蛍光体スクリーンを装着しＸ線撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図８Ａ】図２Ａに示した捻り支持装置にて動物を頭尾軸回り回転させ斜め向きにした状態を示す後方からの斜視図である。
【図８Ｂ】図２Ａに示した捻り支持装置にて動物を頭尾軸回り回転させ斜め向きにした状態を示す下面図である。
【図８Ｃ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させて斜め向きにした動物を、高分解能蛍光体スクリーンを装着せず光学撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図８Ｄ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させて斜め向きにした動物を、着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを装着しＸ線撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図９Ａ】図２Ａに示した捻り支持装置にて動物を後尾軸回り回転させ横向きにした状態を示す後方からの斜視図である。
【図９Ｂ】図２Ａに示した捻り支持装置にて動物を後尾軸回り回転させ横向きにした状態を示す下面図である。
【図９Ｃ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させ横向きにした動物を、高分解能蛍光体スクリーンを装着せず光学撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図９Ｄ】図２Ａに示した捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させ横向きにした動物を、着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを装着しＸ線撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図１０】図２Ａに示した捻り支持装置を用い頭尾軸回り回転させることでマウスの体勢を変えて撮ったＸ線像及び蛍光像の対を６個示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る頭尾軸回り多動物回転方法の流れを示す図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に係る多動物捻り支持装置を示す模式的前面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示した多動物捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、高分解能蛍光体スクリーンを装着せず複数体の動物を光学撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示した多動物捻り支持装置及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーンを使用するシステムにて、高分解能蛍光体スクリーンを装着し複数体の動物をＸ線撮像モードで撮像している状態を示す模式的前面図である。
【図１３Ａ】本発明の更に他の実施形態に係る多動物捻り支持装置を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した多動物捻り支持装置を示す別の斜視図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａに示した多動物捻り支持装置を用い複数体の動物をＸ線撮像モードで撮像している状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、その好適な実施形態を参照しつつ本発明について詳細に説明する。説明するのは一例であり、本発明はこれを変形乃至改良した形態でも実施できるのでその点に留意されたい。また、本発明の好適な実施形態に関し詳細に説明するに当たり別紙図面を参照する。各図中、同様の構造要素には同一の参照符号を付してある。本発明の実施形態に関する具体的な説明と併せ別紙図面を参照することで、上述のものを含め、本発明の目的、構成及び効果についてより好適にご理解頂けよう。部材間の寸法比は図示の比でなくてもかまわない。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂに、着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２として例えば先出願（発明者：Vizard et al.）に記載のものを備える電子撮像システム１０を示す。このシステム１０は本発明に従い構成されており、その試料室１４内には捻り支持装置３００が備わっている。これは一例であり、別の先出願（発明者：Feke et al．）に記載の高感度蛍光体スクリーン又は多パネル蛍光体スクリーンを使用する形態や、いわゆる当業者の常識に従い動物を他の適切な方向例えば上方から撮像するよう変形した形態でも、本発明を実施することができる。また、捻り支持装置３００には長尺で透光性及び可撓性のある支持部材、具体的には支持膜３０２が備わっている。この膜３０２は図３Ｃに示す通り長辺３０２ａ及び３０２ｂを有する長尺の膜で、図３Ｇに示す通り機械的に強制されると上開きのＵ字ループ３０４へと変形する。動物３０６例えばマウスはそのループ３０４の底部に寝かされ拘束される。試料室１４の壁にあるガスポート３１０ａから装置３００側にあるホースバーブ３１２ａへと延びるホース３０８ａは、システム１０外のガスシリンダからイソフルラン等の吸入麻酔剤を送り込み、動物３０６の動きを止めるのに使用されている。ケタミン等の注射麻酔剤を使用して動物３０６の動きを止めてもよい。試料室１４の壁にあるガスポート３１０ｂから装置３００側にあるホースバーブ３１２ｂへと延びるホース３０８ｂは、システム１０外のポンプから暖気を送り込み、動物３０６の体温を維持するのに使用されている。更に、装置３００側にあるホースバーブ３１２ｃから試料室１４の壁にあるガスポート３１０ｃへと延びるホース３０８ｃは、システム１０外のポンプを用いガスを排出させるのに使用されている。そして、装置３００にはベルトドライブ３１４が備わっている。後に詳述する通り、通信／コンピュータ制御システム２６からの指令に従い図３Ｈ中のドライブ３１４を図５Ｃ中の矢印３１６に沿い回転させることで、ループ３０４を保ちながら膜３０２を前後に動かし動物３０６を回転させることができる。即ち、膜３０２を用いループ３０４内の動物３０６に捻りを加え、矢印３１８に示す如く頭尾軸回り回転させることができる。
【００２４】
図３Ａ〜図３Ｈに、可撓性のある支持膜３０２を捻り支持装置３００内に装着する手順を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示されているのは、膜３０２がまだ装着されていない状態の装置３００である。まず、ドライブシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂは同じ長さであり、動物３０６の頭胴長（尾部抜きの体長）とほぼ等しいかそれを若干上回る長さになり、当該頭胴長を下回らないよう設計されている。例えば、体重２０〜２５ｇのマウス向けに設計する際には、その頭胴長が１００ｍｍ程度であることを踏まえシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂの長さを１００ｍｍとする。それらシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂの一端は後部ベアリングマウント３２４に、他端は前部ベアリングマウント３２６にそれぞれ実装されている。それらのマウント３２４及び３２６は、窓３３０が開口しているベースプレート３２８を介し互いに機械的に堅固に連結されている。後部ベアリングマウント３２４には図３Ｈの如く後部ハブ３３２及び後部ガイド３３４が、また前部ベアリングマウント３２６には前部ハブ３３６及び前部ガイド３３８が設けられている。ハブ３３２及び３３６は互いに同じ外径及び輪郭長を有する円筒であり、動物３０６の胴囲とほぼ等しい輪郭長になるように設計されている。例えば、体重２０〜２５ｇのマウスを扱うのなら、その胴囲が９０ｍｍ程度であることを踏まえハブ３３２及び３３６の輪郭長を９０ｍｍとする。図３Ｃを参照して後述する構成の膜３０２を使用した場合、マウスの体重が例えば１７〜４８ｇならばハブ３３２及び３３６の直径を約２９ｍｍとすることで、そのマウスを捉えたまま概ね滑らすことなく回転させることができる。いわゆる当業者には容易に理解できるように、マウスの体重が約２３〜４８ｇならば約３２ｍｍ、約４８ｇならば約３５ｍｍというように、別の径のハブを用い本発明を実施することが可能である。シャフト３２０Ａ及び３２０Ｂは、図３Ｂに示すように、シャフト３２０Ａの外周面が仮想鉛直面３４０Ａ、シャフト３２０Ｂの外周面がハブ３３２及び３３６を挟み逆の側から仮想鉛直面３４０Ｂにそれぞれ接するよう、そのハブ３３２及び３３６に対し平行に配置されている。シャフト３２０Ａ及び３２０Ｂは、更に、斜め下方例えば４５°方向から来て窓３３０を通り動物３０６の胴部腹側半面に照射される照明光を妨げないよう、プレート３２８から見て十分高い位置に配置されている。但し試料室１４の天井よりは十分に低い位置である。プレート３２８から見たそれらシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂの高さは、互いに等しくても等しくなくてもかまわない。また、後部ハブ３３２の内側は通路になっており、動物３０６の尾部を通せるようその上面に切欠が設けられている。前部ハブ３３６の内側も通路になっており、経口吸入麻酔剤を流し込むのに使用することができる。ガイド３３４及び３３８は、ハブ３３２及び３３６のうち対応するものとの間に互いに同じ幅の上開きＵ字間隙が生じるよう、互いに同じ径の曲面を呈している。その間隙のサイズは、膜３０２の厚みより幾分大きな幅、例えば２倍の幅となるよう設計されている。ハブ３３２及び３３６並びにガイド３３４及び３３８の曲面は同軸である。シャフト３２０Ａ及び３２０Ｂ、マウント３２４及び���２６、ハブ３３２及び３３６、ガイド３３４及び３３８、並びにプレート３２８は、装置の機械的一体性を保てる程度に堅固な素材であれば、硬質金属、硬質プラスチック、木材等、どのような素材で形成してもよい。
【００２５】
図３Ｃに、透光性及び可撓性があり巻き付けられていない状態にある支持膜３０２を示す。この膜３０２の幅は、ドライブシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂの長さを上回らないようシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂの長さと同じかそれを若干下回る幅に設計されている。膜３０２の長さは、所要角度範囲に亘り動物３０６を頭尾軸回転させるのに十分な長さに設計されている。例えば、体重２０〜２５ｇのマウスを３６０°に亘り回転させたいのなら、その胴囲が９０ｍｍ程度であることを踏まえ膜３０２の長さを９０ｍｍ＋［シャフト３２０Ａ及び３２０Ｂへの取付に必要な余裕分］とする。こうした構成では、頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を、範囲制限を受けず連続的に変化させることができる。また、膜３０２は、シャフト３２０Ａ及び３２０Ｂ並びにハブ３３２及び３３６のいずれに比べても小さな最小曲げ半径を有する膜となるよう、十分薄く十分可撓な素材で形成されている。即ち、そのような最小曲げ半径になる素材及び膜厚で膜３０２が形成されている。膜３０２に対しては、蛍光性がほとんどないこと、ありふれた清掃剤例えば水に溶かした洗剤で清掃できること等も望まれる。
【００２６】
可撓性のある支持膜３０２としては、例えば０．１〜０．２５ｍｍ厚の透光性ポリカーボネート膜を使用することができる。例えば、０．００５インチ厚、両面光沢仕上げのＢａｙｅｒ（登録商標）Ｍａｋｒｏｆｏｌ（登録商標）ＤＥ１−１（商品名）である（１インチ＝約２．５×１０-2ｍ）。この膜の摩擦係数は十分に大きいので、ハブの直径及びマウスの体重が上述の値であればマウスが大きく滑ることはない。また、いわゆる当業者には容易に理解できるように、これ以外の透光膜を使用し本発明を実施することもできる。例えば、Ｚｅｏｎｏｒ（登録商標）フィルムなる名称で市販されているシクロオレフィンポリマ膜も適しているし、ポリエステル膜も機能する見込みがある。ポリカーボネート膜やシクロオレフィンポリマ膜にはその蛍光性が低いという長所もある。また、その厚みが０．００５〜０．０１０インチの範囲内の膜であれば好適に機能することが判っているが、この範囲から若干外れた厚みの膜でも、その最小曲げ半径が小さめのものは、好適に機能させうる場合がある。要は、その膜の最小曲げ半径が、ハブ及びシャフトのうち細い方の直径と等しいかそれを下回っていればよい。この条件が満たされるようシャフト直径を大きめにしてもよい（但しハブ直径と同程度が限度）。そして、いわゆる当業者には容易に理解できるように、ミシン目パターンを有する支持部材乃至支持膜、網や布で形成された支持部材等を用い本発明を実施することもできる。但し、支持部材にそうした巨視的構造があると光学撮像やＸ線撮像に当たり幾分邪魔になる可能性がある。
【００２７】
図３Ｄ〜図３Ｆに、可撓性のある支持膜３０２を実装する過程を示す。その過程では、まず、図３Ｄに示すように、ほとんど蛍光性がない黒色テープ等を用いドライブシャフト３２０Ａに膜３０２を取り付け、その膜３０２をそのシャフト３２０Ａに巻き付ける。次いで、矢印３４２Ａに沿いシャフト３２０Ａを回転させることで、その自由端を概ね仮想鉛直面３４０Ａに沿わせながら膜３０２を引き出し、図３Ｄに示す前部ハブ３３６・前部ガイド３３８間の隙間並びに図３Ｈに示す後部ハブ３３２・後部ガイド３３４間の隙間にその膜３０２を送り込む。更に、図３Ｅに示すように、膜３０２をそれらの隙間に通して巻き付けることで、その膜３０２を上開きＵ字ループ３０４へと機械的に変形させる。次いで、図３Ｆに示すように、ほとんど蛍光性がない黒色テープ等を用いドライブシャフト３２０Ｂに膜３０２を取り付け、矢印３４２Ａ及び３４２Ｂに沿いシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂを同方向回転させることで、その膜３０２をシャフト３２０Ｂに巻き付ける。そして、図３Ｇに示すように、矢印３４２Ｃ及び３４２Ｄに沿いシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂを逆方向回転させることで、膜３０２からそのたるみを取り除く。
【００２８】
図３Ｈに、支持膜実装最終段階にある捻り支持装置３００を示す。図示の通り、ドライブシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂはプーリ３４４及び３４６の軸部に差し込まれている（符号同順）。プーリ３４４及び３４６は、ドライブプーリ３４８及びドライブベルト３５０と共に、ベルトドライブ３１４を構成している。プーリ３４８はステッパモータ３５２の軸に連結されており、そのモータ３５２は図３Ａに示す如く後部ベアリングマウント３２４を挟み逆側に配置されている。また、プーリ３４４にはセットスクリュー３５６が備わっている。可撓性のある支持膜３０２からそのたるみを取り除いた後にこのスクリュー３５６をシャフト３２０Ａに固定することでシャフト３２０Ａをプーリ３４４に連結すると、その膜３０２が装置３００内できつく巻かれ、しっかりとしたＵ字ループ３０４が形成されることとなる。そのループ３０４の下部丸みは、ハブ３３２及び３３４に対し同軸で、ハブ３３２及び３３４の外径と等しい内径を有するものとなる。
【００２９】
図４に、捻り支持装置３００内に動物３０６を搬入する過程を示す。この過程では、まず、麻酔注射や経口吸入麻酔剤への直前曝露によって動物３０６に麻酔をかけておき、その動物３０６を実験者の手で矢印３６４に沿いＵ字ループ３０４内に降ろしていく。その際、その動物３０６の鼻先を前部伸縮配管部３６８の開口端に差し込むことで、ホース３０８ａから流入する麻酔剤の投与が可能になり、またその長手方向に沿った動物３０６の体勢が安定する。動物３０６の尾部は、後部ベアリングマウント３２４及び後部ハブ３３２の切り込み３６０を介し外部に延ばすことができる。また、こうして搬入された動物３０６に対し、実験者は上方からアクセスすることができる。例えば、薬剤、蛍光イメージング剤、Ｘ線造影剤、放射性核種イメージング剤等の物質を、注射、経口注入、経口吸入、経直腸注入、経皮吸収、経粘膜吸収等の手段で動物３０６に直接投与することができる。従って、電子撮像システム１０内の動物３０６を撮像した後、その動物３０６に物質を投与し、投与後にその動物３０６を撮像するに至るまで、その動物３０６の体勢が大きく乱れないようにすることができる。これは、イメージング剤又は造影剤の潅流及び浄化や薬剤の効き方の経時変化を調べる際に特に都合がよいことである。また、動物３０６の直近環境に実験者がアクセスし、その環境内にある余計なものの清掃、例えば動物の尿、糞、皮膚片の除去を行い、それらによる偽像を防ぐこともできる。システム１０における動物３０６の体勢を所要体勢にするための操作が最小限に抑えられているので、実験者向けの人間工学的プロトコルを満たすことができる。横たわった体勢であるので、動物３０６に加わる生理学的なストレスも最小限に抑えられる。
【００３０】
図５Ａ〜図５Ｅに、捻り支持装置３００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２を備えるシステムにおける動物３０６の俯かせ方の例を示す。図中、前部ハブ３３６の中空部から延びているのは前部伸縮配管部３６８であり、これは動物３０６の頭部に達している。吸入麻酔剤は、ホースバーブ３１２ａに送り込まれた後、前部ベアリングマウント３２６内を通りこの配管部３６８に入ってくる。市販されている素材のなかで配管部３６８として使用できるものとしては、例えばＧｌｏｂａｌＭｅｄ  Ｉｎｃ．製で内径が１５ｍｍ、伸縮比が３：１の伸縮配管がある。吸入麻酔に代え注射麻酔を使用してもよい。
【００３１】
このとき、可撓製のある支持膜３０２をハブ３３２及び３３６で機械的に変形させることでＵ字ループ３０４を形成してあるので、動物３０６の頭尾軸がループ３０４の下部丸みに対しほぼ同軸な場合、ループ３０４の下部丸みの輪郭長は寝かされている動物３０６の半胴囲とほぼ等しくなり、従ってその動物３０６のほぼ半身が膜３０２に接触した状態となる。この状態で、通信／コンピュータ制御システム２６によってステッパモータ３５２を制御し矢印３１６に沿いドライブプーリ３４８を回転させると、ベルトドライブ３１４が作動してプーリ３４４及び３４６が回転する。すると、プーリ３４４に連結されているドライブシャフト３２０Ａが矢印３４２Ｅに沿い、またプーリ３４６に連結されているドライブシャフト３２０Ｂが矢印３４２Ｆに沿いそれぞれ回転する。更に、それらのシャフト３２０Ａ及び３２０Ｂに取り付けられしっかりと巻き付いている膜３０２が、機械的強制で生じたループ３０４を保ちながら動く。膜３０２が動くと、ほぼその半身全体でループ３０４に接している動物３０６に捻れが加わり、矢印３１８で示す如くその動物３０６の頭尾軸回り回転が生じる。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｃに、本発明の一実施形態に係る方法の流れを示す。図６Ａに示したのは動物３０６を頭尾軸回り回転させる方法の全体的な流れである。この方法では、まず動物３０６を前述の如くＵ字ループ３０４内に入れる。次いで、捻り支持装置３００を用い動物３０６の向きを所望の頭尾軸回り回転角にし電子撮像システム１０で撮像手順を実行する、という処理を、装置３００を用い動物の向きを所望の第１頭尾軸回り回転角にして（ステップ４００）システム１０で撮像手順を実行（ステップ４１０Ａ）、装置３００を用い動物の向きを所望の第２頭尾軸回り回転角にして（ステップ４２０）システム１０で撮像手順を実行（ステップ４１０Ｂ）、装置３００を用い動物の向きを所望の第３頭尾軸回り回転角にして（ステップ４４０）システム１０で撮像手順を実行（ステップ４１０Ｃ）、…、装置３００を用い動物３０６の向きを所望の最終頭尾軸回り回転角にして（ステップ４６０）システム１０で最後の撮像手順を実行（ステップ４１０Ｄ）、というように任意回数に亘り実行する。なお、これらの頭尾軸回り回転角は、ある角度範囲内を等分する角度にする等、任意に定めることができる。頭尾軸回り回転角を変化させる際の回転方向も、一定方向にするか否か、時計回りかそれとも反時計回りかを含め、任意に定めることができる。
【００３３】
図６Ｂに、ステップ４１０Ａ〜４１０Ｄにおける処理の流れの好適例を示す。この例では、まず電子撮像システム１０で複数のモードにより分子像を取得する（ステップ４１２）。この分子撮像のモードとしては、蛍光撮像モード、発光撮像モード等の光学撮像モードや、高感度撮像に適した２枚目の蛍光体スクリーン乃至パネルを使用する放射線同位体撮像モードを使用する。それを取得したら、動物３０６の下方に高分解能蛍光体スクリーン３２を移動させ（ステップ４１４）システム１０でＸ線解剖撮像モードにより撮像する（ステップ４１６）。そして、動物３０６の下方からスクリーン３２を除去する（ステップ４１８）。ステップ４１０Ａ〜４１０Ｄは、こうした手順のほか、ステップ４１２を実行するのみでステップ４１４、４１６及び４１８は実行しない手順とすることも、スクリーン３２を動物３０６の下方に固定してステップ４１６のみを実行しステップ４１２、４１４及び４１８は実行しない手順とすることもできる。
【００３４】
図６Ｃに、ステップ４１２における処理の流れを示す。この流れでは、電子撮像システム１０の構成を所望の分子撮像モード向けに設定しそのシステム１０で撮像する、という処理を、まずシステム１０の構成を第１分子撮像モード向けに設定し（ステップ４７０）そのシステム１０で１枚撮像（ステップ４７２Ａ）、システム１０の構成を第２分子撮像モード向けに設定し（ステップ４７４）そのシステム１０でもう１枚撮像（ステップ４７２Ｂ）、システム１０の構成を第３分子撮像モード向けに設定し（ステップ４７６）そのシステム１０で更に１枚撮像（ステップ４７２Ｃ）、…、そしてシステム１０の構成を最後の分子撮像モード向けに設定し（ステップ４７８）そのシステム１０で最後の１枚を撮像（ステップ４７２Ｄ）、というように任意回数実行する。なお、電子撮像システム１０の構成を設定する、とは、例えば励起波長や輻射波長の選択、照明光オンオフの選択、放射線同位体撮像に使用される２枚目の高感度蛍光体スクリーン乃至パネルの着脱等を行うことである。
【００３５】
図７Ａ及び図７Ｂに、ステップ４００及び４１０Ａにおける捻り支持装置３００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２の状態例を示す。装置３００の直上にあるのはマイクロフォーカスＸ線源２８である。これらのうち図７Ａに示したのは、装置３００及びスクリーン３２を使用するシステムにて、頭尾軸回り回転させて俯せにした動物３０６を（ステップ４００）、スクリーン３２を動物３０６の下方に移動させないまま、光学的な分子撮像モード例えば蛍光撮像モード向けにその構成が設定されている電子撮像システム１０で、分子撮像している状態である（ステップ４１２）。この例では、構成設定ステップ４７０、４７４及び４７６にて励起光の波長を設定することで、その波長が異なる三種類の励起光５０５Ａ〜５０５Ｃを、光ファイバ１８で構成された上向き照明器から動物３０６の胴部腹側反面へとその全長に亘り順次照射している（符号同順）。こうした構成に代え、図示しない下向き照明器からの励起光を動物の胴部背側半面にその全長に亘って照射する構成にしてもよいし、先出願（発明者：Feke）に記載のレーザ走査型構造化照明光を励起光として使用する構成にしてもよい。また、この例では、励起光５０５Ａ〜５０５Ｃに対する蛍光反応によって動物３０６から輻射される輻射光５１０Ａ〜５１０Ｃを、撮像ステップ４７２Ａ〜４７２Ｃにてシステム１０を用い捉えるようにしている（符号同順）。そのレンズ／カメラ系２４は面５００を合焦面としており、その合焦面５００は水平でありＵ字ループ３０４の下部丸みに接している。即ち、ループ３０４の下部丸みによって、系２４の合焦面５００を定める際の基準となる物理面が規定されているので、鮮明で解像度のよい画像を得ることができる。励起光を使用せず、動物３０６の体内で発生した光を輻射光５１０Ａ〜５１０Ｃとして捉えることもできる。
【００３６】
また、図７Ｂに示したのは、捻り支持装置３００に高分解能蛍光体スクリーン３２を装着して動物３０６の下方に配し（ステップ４１４）、Ｘ線撮像モード向けにその構成が設定されている電子撮像システム１０で、その動物３０６をＸ線解剖撮像している状態である（ステップ４１６）。この例では、マイクロフォーカスＸ線源２８から動物３０６に向かいＸ線５５０を照射し、その動物３０６の体内に浸透してそこにある軟組織や骨組織で減衰を受けたＸ線５５０を、合焦面５００上にある高分解能蛍光体シート３４に射突させている。また、その射突に応じシート３４から輻射される可視蛍光５６０を、そのレンズ／カメラ系２４が面５００に合焦しているシステム１０で捉えるようにしている（撮像ステップ４１６）。このように、透光性及び可撓性を有する支持膜３０２を使用すると、着脱式のスクリーン３２を支持面の近く、例えばその面に接するところに配置することができるため、多モード撮像を好適に実行することができる。即ち、明視野撮像モード、蛍光撮像モード、発光撮像モード等の光学撮像モードにおける合焦面と、Ｘ線撮像モード、放射性同位体撮像モード等蛍光体スクリーンを必要とする撮像モードにおける合焦面とが、ある同じ面５００になるため、光学撮像モードで得られる像及び蛍光体スクリーンを必要とする撮像モードで得られる像を用いオーバレイ画像を生成する際に、それらの像を互いに正確に位置合わせすることができる。そして、撮像用光路が固定であり、どの撮像方向、どの撮像モードでも同じであるので、簡略で安価な部材を使用し撮像用光路を形成すること、特にプラテン１６、ミラー２２及びレンズ／カメラ系２４を簡略且つ安価なものにすることができる。
【００３７】
図８Ａ〜図８Ｄに、ステップ４２０及び４１０Ｂにおける捻り支持装置３００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２の状態例を示す。この例では、俯せの体勢から４５°頭尾軸回り回転させることで、動物３０６を斜め向きにさせている。スクリーン３２は、図８Ａ〜図８Ｃでは動物３０６の下方から外されており、図８Ｄでは動物３０６の下方に装着されている。この例における電子撮像システム１０の構成設定や動作手順は図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明したものと同様であるが、システム１０で得られる動物３０６の像は別の像になる。即ち、動物３０６を頭尾軸回り回転させてあるため、輻射光５１１Ａ〜５１１Ｃに基づく撮像で得られる分子像や、可視蛍光５６１に基づく撮像で得られるＸ線解剖像は、図７Ａ及び図７Ｂで得られるものとは異なった像になる。
【００３８】
図９Ａ〜図９Ｄに、ステップ４４０及び４１０Ｃにおける捻り支持装置３００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２の状態例を示す。この例では、斜め向きの体勢から更に４５°頭尾軸回り回転させることで、動物３０６を横向きにさせている。この例における電子撮像システム１０の構成設定や動作手順は図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明したものと同様であるが、システム１０で得られる動物３０６の像はまた別の像になる。即ち、動物３０６を頭尾軸回り回転させてあるため、輻射光５１２Ａ〜５１２Ｃに基づく撮像で得られる分子像や、可視蛍光５６２に基づく撮像で得られるＸ線解剖像は、図７Ａ及び図７Ｂで得られるものとは異なった像になる。動物３０６を頭尾軸回り回転させる動作や、システム１０の構成を適宜設定してその動物３０６の分子像及びＸ線像を捉える動作は、何回でも繰り返し行えるので、仰向けの体勢を経て俯せの体勢に戻るまで、どの体勢でもそうした像を取得することができる。
【００３９】
図１０に、捻り支持装置３００による頭尾軸回り回転でマウスの体勢を様々に変えて撮ったＸ線像（上側）及び蛍光像（下側）の対を６個示す。対毎にマウスの頭尾軸回り回転角は６０°ずつ異なっており、Ｘ線像からはその頭尾軸回り回転をはっきりと読み取ることができる。また、蛍光像は蛍光イメージング剤を皮下注射した上で捉えた像であり、マウスの頭尾軸を中心にした蛍光イメージング剤の分布に角度的な偏りがあるため、頭尾軸回り回転角によってその外観が異なってくる。例えば、蛍光イメージング剤が分布している部分が回転してマウスの後方になると、マウスの組織における光吸収が大きくなるため蛍光像が見えなくなる。信号の強さは、動物の体表面から動物体内の蛍光／発光成分分布域までの距離、即ち光が伝搬しなければならない組織深さに依存し、またその組織深さは動物の体勢に依存するので、この装置３００のように頭尾軸回り回転角ひいては撮像方向を精密に制御する装置であれば、分子信号をより好適に定量することができる。
【００４０】
図１１に、本発明の他の実施形態に係る手順を示す。この手順は、図１２Ａに示す複数体の動物７０６Ａ〜７０６Ｃを頭尾軸回り回転させる手順である。電子撮像システム１０の最大視野が十分に広く複数体の動物を撮像できる場合、例えばその最大視野が２００ｍｍ×２００ｍｍに亘る場合には、このようにステップ４００、４２０、４４０及び４６０をステップ６００、６２０、６４０及び６６０に置き換え、そこで個々の動物の頭尾軸回り回転角を個別に制御するだけでよい。
【００４１】
図１２Ａ〜図１２Ｃに、当該実施形態に係る多動物捻り支持装置７００を示す。この装置７００は、個別に稼働する３個の捻り支持部７０２Ａ〜７０２Ｃを備えている。それらのうち中央にある捻り支持部７０２Ｂは、捻り支持装置３００と同じく透光性及び可撓性を有する支持膜７０４Ｂの上に動物７０６Ｂを載せる構成であり、その横方向位置はマイクロフォーカスＸ線源２８の直下となっている。左側の捻り支持部７０２Ａ及び右側の捻り支持部７０２Ｃは、Ｘ線源２８から動物７０６Ａ及び７０６Ｃに至るＸ線直接伝搬路を遮らないよう中央の支持部７０２Ｂに対し若干傾けられている。ドライブシャフト７０８Ａ〜７０８Ｃ及び７１０Ａ〜７１０Ｃは、左側の支持部７０２Ａのシャフト７０８Ａが中央の支持部７０２Ｂのシャフト７１０Ｂの下方に位置し且つ右側の支持部７０２Ｃのシャフト７１０Ｃが中央の支持部７０２Ｂのシャフト７０８Ｂの上方に位置するよう、即ちコンパクトな配置になるよう設けられている。図１２Ａには示されていないが、透光性及び可撓性を有する支持膜７４０Ａ〜７４０Cの下部丸みは、いずれも合焦面５００に接している。図示しないが、通信／コンピュータ制御システム２６によって互いに独立に制御される個別のステッパモータや、矢印７１２Ａ〜７１２Ｃに沿い動物７０６Ａ〜７０６Ｃを互いに独立に頭尾軸回り回転させる個別のベルトドライブも備わっている。こうしたコンパクトな構成の装置７００は幾つかの分野で好適に利用することができる。例えば、レンズ／カメラ系２６の倍率を高めたときでもその視野内に複数体の動物７０６Ａ〜７０６Ｃが全て収まるため、動物モデルの解析に適する高い分解能でそれらの動物７０６Ａ〜７０６Ｃを撮像することができる。更に、系２６の倍率を一層高め、中央の支持部７０２Ｂをズームアップすることもできる。
【００４２】
図１２Ｂに示したのは、そうした多動物捻り支持装置７００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２を備えるシステムの状態例である。この例では、動物７０６Ａ〜７０６Ｃを個別に頭尾軸回り回転させて俯せの体勢にし（ステップ６００）、スクリーン３２を動物７０６Ａ〜７０６Ｃの下方に移動させないまま、光学分子撮像モード例えば蛍光撮像モード向けに構成設定されている電子撮像システム１０で、動物７０６Ａ〜７０６Ｃの分子像を捉えている（ステップ４１２）。励起光は光ファイバ１８から動物７０６Ａ〜７０６Ｃの胴部腹側反面へとその全長に亘り照射されている。照射する励起光の波長は、構成設定ステップ４７０ではある波長の励起光５０５Ａ、構成設定ステップ４７４では別の波長の励起光５０５Ｂ、構成設定ステップ４７６では更に別の波長の励起光５０５Ｃ、というように三種類に亘り順次変えるようにしてある。更に、励起光５０５Ａ〜５０５Ｃに対する蛍光反応によって動物７０６Ａから輻射される輻射光７１４Ａ〜７１４Ｃ、動物７０６Ｂから輻射される輻射光７１６Ａ〜７１６C、並びに動物７０６Ｃから輻射される輻射光７１８Ａ〜７１８Ｃを、撮像ステップ４７２Ａ〜４７２Ｃにて電子撮像システム１０を用い捉えるようにしている（符号同順）。そのレンズ／カメラ系２４は面５００上に合焦している。
【００４３】
図１２Ｃに示したのは、同じく多動物捻り支持装置７００及び着脱式の高分解能蛍光体スクリーン３２の状態例である。この例では、スクリーン３２を動物７０６Ａ〜７０６Ｃの下方に移動させ（ステップ４１４）、Ｘ線撮像モード向けに構成設定されている電子撮像システム１０で動物７０６Ａ〜７０６ＣのＸ線解剖像を捉えている（ステップ４１６）。また、マイクロフォーカスＸ線源２８から動物７０６Ａ〜７０６Ｃに向かいＸ線５５０を照射し、その動物７０６Ａ〜７０６Ｃの体内に浸透してそこにある軟組織や骨組織で減衰を受けたＸ線５５０を、合焦面５００上にある高分解能蛍光体シート３４に射突させている。更に、その射突に応じシート３４から輻射される可視蛍光、即ち動物７０６Ａに係る可視蛍光７２０、動物７０６Ｂに係る可視蛍光７２２及び動物７０６Ｃに係る可視蛍光７２４を、そのレンズ／カメラ系２４が面５００に合焦しているシステム１０で捉えるようにしている（撮像ステップ４１６）。動物７０６Ａ〜７０６Ｃを頭尾軸回り回転させる動作や、システム１０の構成を適宜設定してその動物７０６Ａ〜７０６Ｃの分子像及びＸ線像を捉える動作は、何回でも繰り返し行えるので、仰向けの体勢を経て俯せの体勢に戻るまで、どの体勢でもその像を取得することができる。
【００４４】
図１３Ａ〜図１３Ｃに、本発明の更に他の実施形態に係る多動物捻り支持装置８００を示す。この装置８００は、個別に稼働する４個の捻り支持部８０２Ａ〜８０２Ｄを備えている。支持部８０２Ａ〜８０２Ｄは透光性及び可撓性のある支持膜８０４Ａ〜８０４Ｄを備えており（符号同順）、その十字の中心に対し回転対称となるよう十字配置されている。いわゆる当業者には容易に理解できるように、捻り支持部を更に追加した形態で本発明を実施することもできる。また、その十字の中心、マイクロフォーカスＸ線源２８の直下には共通の前部多ベアリングマウント８０６があり、４個ある支持部８０２Ａ〜８０２Ｄに経口吸入麻酔剤を送るマニホルドとして機能している。そのマウント８０６と、そこからある距離離れた場所にある後部ベアリングマウント８０８Ａ〜８０８Ｄとの間は、窓８１２Ａ〜８１２Ｄを有するベースプレート８１０によって互いに堅固に連結されている。更に、個々の捻り支持部に備わる２本のドライブシャフトの上下方向位置が互いにずれているため、個々の捻り支持部の１本目のドライブシャフトがその隣の捻り支持部の２本目のドライブシャフトの上方に位置することとなる。そのため、この装置８００は、前部多ベアリングマウント８０６のフットプリントが小さいコンパクトなレイアウトとなる。また、こうした回転対称レイアウトの装置８００は幾つかの分野で好適に利用することができる。例えば、Ｘ線源から動物までの距離で決まるＸ線撮像の幾何倍率を回転対称にしたい場合である。
【００４５】
いわゆる当業者には容易に理解できるように、本発明の装置及び方法で動物を撮像し、得られた画像に基づき再構成することで、その撮像モード、例えばＸ線撮像モード、放射性同位体撮像モード等のモードや、明視野撮像モード、蛍光撮像モード、発光撮像モード等の光学撮像モード等で、その動物に備わる造影部分の断層像を得ることができる。
【００４６】
いわゆる当業者には容易に理解できるように、本発明の装置及び方法を光音響方式に適用することもできる。例えば、その内部に超音波センサのアレイがあり底部に透光性の窓があるボウルの上方に、捻り支持装置３００を懸架すればよい。使用時には、そのボウルを透光性の音響結合媒体例えば液体やゲルで満たし、長尺で透光性及び可撓性を有する支持部材例えば支持膜３０２と音響的に接触させ、動物を上開きＵ字ループ３０４内に寝かせて動けないようにする。窓を介しその動物に光パルスを照射すると、その光パルスはその動物の内部又は外皮にある物質によって吸収され、その物質からエネルギが超音波となって輻射される。その超音波は超音波センサのアレイで検知され、その結果に基づき電子システムによって断層像が生成される。このとき、動物の体内での吸収及び散乱によって光の浸透深さが制約されるので、その動物の体勢を様々に変えその動物に備わる様々な解剖学的特徴を調べることが望まれる。その点、本発明の装置及び方法であれば、撮像方向をより好適に制御することができ、従って実験者が光音響データをより好適に定量することが可能となる。例えば、組織深さひいては動物の体勢に依存する光音響的校正をより精密に実行することができる。また、撮像方向が精密に判るので、様々な撮像方向から捉えた光音響断層像を精密に継ぎ合わせることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  電子撮像システム、１２  光源、１４  試料室、１６  透光プラテン、１８  光ファイバ、２０  光学系室、２２  ミラー、２４  レンズ／カメラ系、２６  通信／コンピュータ制御システム、２８  マイクロフォーカスＸ線源、３０  透光平坦型の動物支持部材、３２  高分解能蛍光体スクリーン、３４  高分解能蛍光体シート、３６  シート３４の動き、３８  アクセス手段乃至部材、４０，７０６Ａ〜７０６Ｃ  動物（マウス等）、４２  動物４０の回転、３００  捻り支持装置、３０２，７０４Ａ〜７０４Ｃ  長尺で透光性及び可撓性のある支持部材例えば支持膜、３０２ａ，３０２ｂ  支持部材乃至膜３０２の長辺、３０４  支持部材乃至膜３０２による上開きのＵ字ループ、３０６  ループ３０４内に寝かせた動物、３０８ａ〜３０８ｃ  ホース、３１０ａ〜３１０ｃ  ガスポート、３１２ａ〜３１２ｃ  ホースバーブ、３１４  ベルトドライブ、３１６  ドライブ３１４の回転、３１８  動物３０６の回転、３２０Ａ，３２０Ｂ，７０８Ａ〜７０８Ｃ，７１０Ａ〜７１０Ｃ  ドライブシャフト、３２４，８０８Ａ〜８０８Ｄ  後部ベアリングマウント、３２６  前部ベアリングマウント、３２８，８１０  ベースプレート、３３０，８１２Ａ〜８１２Ｄ  窓、３３２  後部ハブ、３３４  後部ガイド、３３６  前部ハブ、３３８  前部ガイド、３４０Ａ，３４０Ｂ  仮想鉛直面、３４２Ａ，３４２Ｃ，３４２Ｅ  シャフト３２０Ａの回転、３４２Ｂ，３４２Ｄ，３４２Ｆ  シャフト３２０Ｂの回転、３４４  シャフト３２０Ａ用のプーリ、３４６  シャフト３２０Ｂ用のプーリ、３４８  ドライブプーリ、３５０  ドライブベルト、３５２  ステッパモータ、３５６  プーリ３４４用のセットスクリュー、３６０  切り込み、３６４  ループ３０４内への動物３０６の搬入、３６８  前部伸縮配管部、４００〜４７８，６００〜６６０  手順の諸ステップ、５００  合焦面、５０５Ａ〜５０５Ｃ  励起光、５１０Ａ〜５１０Ｃ，５１１Ａ〜５１１Ｃ，５１２Ａ〜５１２Ｃ，７１４Ａ〜７１４Ｃ，７１６Ａ〜７１６Ｃ，７１８Ａ〜７１８Ｃ  輻射光、５５０  Ｘ線、５６０〜５６２，７２０〜７２４  可視蛍光、７００，８００  多動物捻り支持装置、７０２Ａ〜７０２Ｃ，８０２Ａ〜８０２Ｄ  捻り支持部、７１２Ａ〜７１２Ｃ  動物７０６Ａ〜７０６Ｃの回転、８０４Ａ〜８０４Ｄ  支持膜、８０６  前部多ベアリングマウント。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
0005650106.tif 000035
【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図６Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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