(57)【要約】【課題】蛍光画像と共焦点画像との両方を選択的に得ることのできる創薬スクリーニング装置を簡単な構成より実現する。【解決手段】ウェルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料から発生される蛍光情報に基づいて創薬スクリーニングを行う創薬スクリーニング装置において、前記試料に蛍光を発生させるための励起光を出力する励起光源と、この励起光を前記試料を走査するための複数のビームスポットよりなる励起光束に変換する共焦点スキャナと、この共焦点スキャナから供給される励起光束を前記試料に照射しその蛍光を観察する顕微鏡と、前記共焦点スキャナまたは前記顕微鏡を介して得られる共焦点画像または蛍光画像を読み取る光学画像検出手段と、前記顕微鏡から戻ってきた蛍光を前記共焦点スキャナの前で選択的にバイパスさせ前記光学画像検出手段に入射させる光路切替手段とを具備する。【選択図】    図１
2008185432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料から発生される蛍光情報に基づいて創薬スクリーニングを行う創薬スクリーニング装置において、前記試料に蛍光を発生させるための励起光を出力する励起光源と、この励起光を前記試料を走査するための複数のビームスポットよりなる励起光束に変換する共焦点スキャナと、この共焦点スキャナから供給される励起光束を前記試料に照射しその蛍光を観察する顕微鏡と、前記共焦点スキャナまたは前記顕微鏡を介して得られる共焦点画像または蛍光画像を読み取る光学画像検出手段と、前記顕微鏡から戻ってきた蛍光を前記共焦点スキャナの前で選択的にバイパスさせ前記光学画像検出手段に入射させる光路切替手段とを具備することを特徴とする創薬スクリーニング装置。
【請求項２】
前記光路切替手段は、励起光の波長成分のみを透過させるダイクロイックミラーを前記共焦点スキャナと前記顕微鏡との間に選択的に挿入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】
前記光路切替手段は、前記ダイクロイックミラーを前記蛍光の光軸上に移動させる移動手段を有することを特徴とする請求項２に記載の創薬スクリーニング装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記ダイクロイックミラーを保持するスライダと、このスライダを移動させるモータとを有す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５】
前記ダイクロイックミラーは、前記共焦点スキャナ中で使用されるダイクロイックミラーと等しい分光特性を有することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の創薬スクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光顕微鏡システムを利用した創薬スクリーニング装置に関し、共焦点画像および蛍光画像の両方を取得するための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発生され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。また、全ウェルから蛍光画像を取得するために、ＸＹステージでウェルプレートまたは対物レンズを移動させる。
【０００３】
次に、カメラで取得した画像に対して画像処理を施し、その結果（蛍光情報）を基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（ニポウディスク）が設置される。
【０００４】
このような共焦点スキャナを用いた創薬スクリーニング装置の先行例としては、下記のような特許文献が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９８７２２号公報
【特許文献２】特開２００５−０９５０１２号公報
【特許文献３】特開２００５−１０２６２９号公報
【０００６】
図３は上記特許文献１に記載された従来の創薬スクリーニング装置の一例を示す構成図であり、顕微鏡と共に使用されるニポウディスク方式共焦点スキャナの例を示している。
【０００７】
図３において、共焦点スキャナ１００は顕微鏡２００に接続されており、図示しない励起光源から出力された励起光はマイクロレンズアレイディスク（以下、ＭＬディスクと呼ぶ）２により複数のビームスポットに変換され、ダイクロイックミラー３を透過後、ピンホールアレイディスク（以下、ニポウディスクと呼ぶ）４の個々のピンホールを通過して、顕微鏡２００の対物レンズ５により、励起光束１（破線）としてウェルプレート６０のウェル穴に載置された試料６に照射される。
【０００８】
ウェルプレート６０の各試料６は蛍光試薬を付加されており、各々の蛍光試薬が発した蛍光７（実線）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。
【０００９】
個々のピンホールを通過した蛍光７はダイクロイックミラー３で反射され、リレーレンズ９およびダイクロイックミラー３０、バンドパスフィルタ２０ａ、２０ｂを介して２次元センサ（カメラ）１０ａおよび１０ｂに入射する。ここで、ダイクロイックミラー３は励起光束１は透過し、蛍光７は反射するように設計されている。
【００１０】
ＭＬディスク２とニポウディスク４とは互いに連結部材８で機械的に連結された状態で、回転中心軸１１の周りを回転する。このため、ＭＬディスク２およびニポウディスク４により形成された複数のビームスポット（励起光束）が、その回転に応じて試料６の表面を走査する。
【００１１】
また、ニポウディスク４のピンホールが並んでいる平面と、試料６の表面と、２次元センサ１０の受光面とは互いに光学的に共役な関係に配置されているので、２次元センサ（カメラ）１０ａ，１０ｂ上には試料６の光学的断面像、すなわち共焦点画像が結像される。
【００１２】
上記したように、ＭＬディスク２とニポウディスク４とを高速で回転させることにより、試料６の共焦点画像を２次元センサ（カメラ）１０ａ，１０ｂの受光面上に短時間で形成することができるので、図示するように多数の被検査試料をマトリックス状に並べたウェルプレート６０を顕微鏡２００と共焦点スキャナ１００とに対して相対的に移動させながら試料全数の共焦点画像を高速に取り込むことが可能となる。
【００１３】
更に、対物レンズ５を光軸方向に変位させることにより、共焦点画像の観察位置（試料６に対する焦点の深さ）を変え、１つの試料６に対して複数枚のスライス画像を得ることもできる。
【００１４】
また、共焦点スキャナ１００の共焦点画像取り出しポートに接続された光学画像検出手段３００において、前記のダイクロイックミラー３で反射された蛍光７は、第２のダイクロイックミラー３０に到達する。ダイクロイックミラー３０には任意の分光特性を持たせることができるので、所定の波長成分の蛍光はダイクロイックミラー３０を透過し、バンドパスフィルタ２０ａを介して、２次元センサ１０ａに到達する。一方、他の波長成分の蛍光は反射され、バンドパスフィルタ２０ｂを介して、２次元センサ１０ｂに到達する。
【００１５】
このように、光学画像検出手段３００によれば、共焦点画像を複数色に分光することができ、全数の試料６に対して、任意に波長選択分離した共焦点画像を高速に取り込むことが可能となる。
このような共焦点スキャナは新薬開発のスクリーニング手法に用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、創薬スクリーニングにおけるアプリケーションでは、細胞膜から細胞質への移行を解析するトランスロケーションや、カルシウムシグナルの測定には蛍光画像が適しており、神経突起の伸長測定など高画質が必要な場合には、共焦点画像が適している。
【００１７】
したがって、図３の従来技術の構成において蛍光画像と共焦点画像とを得るためには、共焦点スキャナ１００（ＭＬディスク２およびニポウディスク４）を横にずらして、蛍光をダイクロイックミラー３で反射することが考えられるが、これらの光学部品は精密に位置決めされているものであり、共焦点スキャナ１００を動かすことは容易ではない。
【００１８】
本発明は上記のような従来装置の欠点をなくし、蛍光画像と共焦点画像との両方を選択的に得ることのできる創薬スクリーニング装置を簡単な構成より実現することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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、ウェルプレートに載置された試料に励起光を照射し、試料から発生される蛍光情報に基づいて創薬スクリーニングを行う創薬スクリーニング装置において、前記試料に蛍光を発生させるための励起光を出力する励起光源と、この励起光を前記試料を走査するための複数のビームスポットよりなる励起光束に変換する共焦点スキャナと、この共焦点スキャナから供給される励起光束を前記試料に照射しその蛍光を観察する顕微鏡と、前記共焦点スキャナまたは前記顕微鏡を介して得られる共焦点画像または蛍光画像を読み取る光学画像検出手段と、前記顕微鏡から戻ってきた蛍光を前記共焦点スキャナの前で選択的にバイパスさせ前記光学画像検出手段に入射させる光路切替手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
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、前記光路切替手段は、励起光の波長成分のみを透過させるダイクロイックミラーを前記共焦点スキャナと前記顕微鏡との間に選択的に挿入することを特徴とする。
【００２１】
請求項３においては、請求項２に記載の創薬スクリーニング装置において、前記光路切替手段は、前記ダイクロイックミラーを前記蛍光の光軸上に移動させる移動手段を有することを特徴とする。
【００２２】
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、前記移動手段は、前記ダイクロイックミラーを保持するスライダと、このスライダを移動させるモータとを有することを特徴とする。
【００２３】
請求項５においては、請求項２乃至４のいずれかに記載の創薬スクリーニング装置において、前記ダイクロイックミラーは、前記共焦点スキャナ中で使用されるダイクロイックミラーと等しい分光特性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の創薬スクリーニング装置によれば、顕微鏡と共焦点スキャナとの間に光路切替手段を設け、顕微鏡から戻ってきた蛍光を共焦点スキャナの前で選択的にバイパスさせ、光学画像観察手段に入射させるようにしているので、簡単な切替操作により、蛍光画像と共焦点画像とを選択的に得ることができ、種々の創薬アプリケーションに適した画像を容易に得ることができる。
【００２５】
また、光路切替手段に使用するダイクロイックミラーの分光特性を、共焦点スキャナ中で使用されるダイクロイックミラーの分光特性に揃えるようにしているので、蛍光画像観察時と共焦点画像観察時とにおいて、共通の励起光源を使用することができる。
【００２６】
更に、共焦点スキャナを構成するニポウディスクに、マイクロレンズ付きピンホールアレイを利用したので、ＳＮ比の高い共焦点画像を得ることができ、解析の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を用いて、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。
【００２８】
図１は、本発明の創薬スクリーニング装置の一実施例を示す構成図である。図において、前記図３と同様のものは同一符号を付して示す。図１に示す装置が従来例と異なる点は、蛍光画像観察時には、対物レンズ５で集光された蛍光の光路を切替えて、共焦点スキャナ１００を介さずに光学画像検出手段３００に入射させるようにした点である。
【００２９】
５０はＬ字状に形成された光路切替手段であり、Ｌ字部の一片は顕微鏡２００と共焦点スキャナ１００との間に挿入され、この部分には蛍光７の光路を選択的に遮って９０度に反射するダイクロイックミラー５１ａが配置されている。ダイクロイックミラー５１ａにより反射された蛍光は、後段に配置された反射ミラー５１ｂにより更に直角に反射され、リレーレンズ９ｃに入射する。
【００３０】
一方、Ｌ字部の他片は共焦点スキャナ１００と光学画像検出手段３００との間に挿入され、この部分には共焦点スキャナ１００からの出力光を選択的に遮って、リレーレンズ９ｃで集光された蛍光を光学画像検出手段３００に入射させる反射ミラー５１ｃが配置されている。なお、図では省略しているが、光路切替手段５０は、例えば電動スライダとモータよりなる移動手段を有しており、ダイクロイックミラー５１ａおよび反射ミラー５１ｃは電動スライダの上に保持され、モータにより光路中への挿入位置が制御される。
【００３１】
ここで、図中の実線で示す位置が、蛍光画像観察時の位置。破線で示す位置が、共焦点画像観察時の位置である。
【００３２】
上記の構成において、共焦点画像観察時には、光路切替手段５０のダイクロイックミラー５１ａおよび反射ミラー５１ｃは図中の破線の位置に移動される。
【００３３】
すなわち、試料６から発せられた蛍光は、ダイクロイックミラー５１ａにより反射されることなく、共焦点スキャナ１００に入射し、共焦点スキャナ１００中のダイクロイックミラー３により反射された後、反射ミラー５１ｃにより遮られることなく、光学画像検出手段３００に入射する。
【００３４】
したがって、この時の光学系は、前記した図３の装置と同様となり、光学画像検出手段３００においては、適宜複数色に分光された試料６の共焦点画像が得られる。
【００３５】
次に、蛍光画像観察時には、電動スライダーやモータなどの図示しない移動手段により、光路切替手段５０のダイクロイックミラー５１ａおよび反射ミラー５１ｃが図中の実線の位置に移動される。
【００３６】
ここで、ダイクロイックミラー５１ａは、共焦点スキャナ１００中のダイクロイックミラー３と同じ分光特性を有するもので、図２にその分光特性の一例を示す。
【００３７】
励起光束１ａが４０５ｎｍ、４８８ｎｍ、６３５ｎｍの３波長よりなるものであるとすると、ダイクロイックミラー３および５１ａもこれらの波長成分を透過するように、その分光特性が選ばれている。
【００３８】
したがって、励起光源から出力された励起光は、共焦点スキャナ１００（ＭＬディスク２、ダイクロイックミラー３、ニポウディスク４）およびダイクロイックミラー５１ａを介して、励起光束１ａとして顕微鏡２００に供給され、ウェルプレート６０上の試料６に照射される。
【００３９】
この時、共焦点スキャナ１００（ＭＬディスク２、ニポウディスク４）は、共焦点画像観察時と同様に動作（回転）しており、励起光束１ａは複数のビームスポットとして試料６に照射され、試料６の全体を走査し、励起する。
【００４０】
このように、共焦点スキャナ１００と顕微鏡２００との間にダイクロイックミラー５１ａが挿入された状態では、試料６から発せられた蛍光はダイクロイックミラー５１ａにより反射され、反射ミラー５１ｂ、５１ｃを介して光学画像検出手段３００に入射する。
【００４１】
このため、光学画像検出手段３００においては、共焦点スキャナ１００を介さない蛍光画像を得ることができる。光学画像検出手段３００においては、共焦点画像観察時と同様に、この蛍光画像を適宜複数色に分光して、色別の蛍光画像としてカメラ１０ａ、１０ｂにより撮影する。
【００４２】
なお、蛍光画像観察時においては、１つの試料６に対して複数の画像（スライス画像）を観察することはないので、対物レンズ５における光軸方向の位置は、任意の位置に固定されている。例えば、蛍光画像観察開始時に、手動により焦点の調節を行った場合には、それ以降はその時の焦点状態が維持される。
【００４３】
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、顕微鏡と共焦点スキャナとの間に光路切替手段を設け、顕微鏡から戻ってきた蛍光を共焦点スキャナの前で選択的にバイパスさせ、光学画像観察手段に入射させるようにしているので、簡単な切替操作により、蛍光画像と共焦点画像とを選択的に得ることができ、種々の創薬アプリケーションに適した画像を容易に得ることができる。
【００４４】
また、光路切替手段に使用するダイクロイックミラーの分光特性を、共焦点スキャナ中で使用されるダイクロイックミラーの分光特性に揃えるようにしているので、蛍光画像観察時と共焦点画像観察時とにおいて、共通の励起光源を使用することができる。
【００４５】
なお、上記の説明においては、蛍光画像および共焦点画像の観察手段として、画像を複数色に分光し、色別の画像として取り込む光学画像検出手段を例示したが、光学画像検出手段の構成はこれに限られるものではない。
【００４６】
また、共焦点スキャナの構成も、図示のものに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の創薬スクリーニング装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】ダイクロイックミラー３、５１ａにおける分光特性の一例を示す特性図である。
【図３】従来の創薬スクリーニング装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１ａ        励起光束
２              マイクロレンズアレイディスク
３、３０      ダイクロイックミラー
４              ピンホールアレイディスク
５              対物レンズ
６              試料
７              蛍光
８              連結部材
９ａ〜９ｅ      リレーレンズ
１０ａ、１０ｂ  カメラ
１１            回転中心軸
２０ａ，２０ｂ  バンドパスフィルタ
５０            光路切替手段
５１ａ          ダイクロイックミラー
５１ｂ、５１ｃ  反射ミラー
６０            ウェルプレート
１００          共焦点スキャナ
２００          顕微鏡
３００          光学画像検出手段
【図１】
2008185432.tif 000003
【図２】
2008185432.tif 000004
【図３】
2008185432.tif 000005