(57)【要約】【課題】任意の波長成分からなる照明光を容易に得ることができるとともに、その照明光を用いて蛍光色素から得られる蛍光を高精度に測定することのできる光源ユニット及びそれを用いた蛍光測定装置を提供する。【解決手段】光源１３からの照明光１１を前置分光器１９によって分光した後、アパーチャ部材３５に形成した開口部により蛍光色素に対応した波長光１７を選択し、次いで、この波長光１７を後置分光器２１によって合波して励起光１４とする。測定対象物を染色している蛍光色素は、蛍光色素に対応した波長成分からなる励起光１４によって励起されて蛍光を出力し、その蛍光を高精度に測定することができる。【選択図】図２
2005180932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
請求項１記載のユニットにおいて、
前記選択手段は、所望の前記波長光に対応する位置に開口部が形成されたアパーチャ部材から構成されることを特徴とする光源ユニット。
【請求項３】
請求項２記載のユニットにおいて、
前記アパーチャ部材は、波長の異なる複数の前記波長光に対応する位置に形成される複数の前記開口部を有することを特徴とする光源ユニット。
【請求項４】
請求項１記載のユニットにおいて、
前記分光手段及び前記合波手段は、分光器から構成されることを特徴とする光源ユニット。
【請求項５】
所定の蛍光色素で染色された測定対象物に対して励起光を照射し、前記蛍光色素から得られた蛍光を測定する蛍光測定装置において、
照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
合波された前記波長光を前記励起光として前記測定対象物に導く光学系と、
前記励起光が照射されることで前記蛍光色素から得られる前記蛍光を測定する蛍光測定手段と、
を備えることを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記選択手段は、所望の前記波長光に対応する位置に開口部が形成されたアパーチャ部材から構成されることを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記アパーチャ部材は、波長の異なる複数の前記波長光に対応する位置に形成される複数の前記開口部を有することを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項８】
請求項５記載の装置において、
前記分光手段及び前記合波手段は、分光器から構成されることを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項９】
請求項５記載の装置において、
合波された前記励起光をスリット光に変換する開口部が形成されたスリット部材と、
前記スリット部材に形成された前記開口部の長手方向と直交する方向に前記スリット光を移動させて前記測定対象物を走査する走査手段と、
前記スリット光が照射されることで前記蛍光色素から得られた蛍光を分光し、前記蛍光測定手段に導く分光器と、
を備えることを特徴とする蛍光測定装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、
前記走査手段は、前記光学系を構成し、光軸と直交する方向に移動することで前記スリット光を前記測定対象物に沿って移動させる結像レンズからなることを特徴とする蛍光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の波長成分からなる照明光を出力する光源ユニット及びこの照明光を励起光として得られる蛍光を測定する蛍光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、生化学分野では、癌細胞等の生体組織を蛍光色素で染色し、その蛍光色素を含む測定対象物に励起光を照射することで得られる蛍光を測定することにより、生体組織の状態を調べる蛍光測光法が知られている。
【０００３】
この場合、蛍光色素には、励起光の波長に対する吸光度（吸収特性）及び出力される蛍光の波長に対する蛍光強度（発光特性）が異なる多数の種類がある。図９及び図１０は、５種類の蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度及び蛍光強度を、蛍光色素ａ１の吸光度及び蛍光強度を１００に標準化して相対的に表したものである。例えば、蛍光色素ａ１は、３８０ｎｍ近傍で最大の吸光度を示すため、この波長近傍の励起光を蛍光色素ａ１に照射することで、蛍光を最も効率的に得ることができる。
【０００４】
一方、特性の異なる複数の蛍光色素を用いて生体組織を染め分け、各蛍光色素から得られる波長の異なる蛍光を測定することにより、生体組織の状態を一層詳細に調べることが可能である。この場合、各蛍光色素から得られる蛍光は、図１０に示すように、波長範囲が相互に重畳している部分があるため、蛍光色素別に生体組織を観察するためには、各蛍光色素からの蛍光を分離する必要がある。
【０００５】
そこで、蛍光を分離する一般的な方法として、吸光度に対する蛍光強度が蛍光色素によって異なる点に着目し、所望の蛍光色素の最大吸光度近傍の波長からなる励起光のみを透過する光学フィルタを励起光の光源側に配設し、この光学フィルタを蛍光色素に応じて切り替えるようにした方法がある（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−９８４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、各蛍光色素の吸光度の特性に対応した透過特性からなる光学フィルタを製造することは極めて困難である。特に、新しい蛍光色素を使用する場合、それに対応した光学フィルタを開発するために多大な労力が必要となる。また、蛍光色素の種類を変更した場合、その特性に対応した光学フィルタを即座に提供できないおそれもある。
【０００８】
さらに、使用する全ての蛍光色素の吸光度の特性を満足する１つの光学フィルタを提供することは現実的に不可能であるため、各蛍光色素に応じて光学フィルタを切り替えて測定を行うことになり、その分、作業が繁雑となる不具合が発生する。
【０００９】
本発明は、前記の不具合に鑑みなされたものであり、任意の波長成分からなる照明光を極めて容易に供給することのできる光源ユニットを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、蛍光色素の特性に対応した波長からなる励起光を容易に生成して測定対象物に照射し、前記蛍光色素から得られる蛍光を極めて高精度に測定することのできる蛍光測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光源ユニットは、照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
を備えることを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００１２】
この場合、照明光が分光手段により波長毎に分光されているため、分光された照明光から選択手段により所望の波長の波長光を選択した後、その波長光を合波手段で合波することにより、所望の波長成分のみからなる照明光を得ることができる。
【００１３】
なお、分光された波長光の光路中に選択手段としてのアパーチャ部材を配設し、アパーチャ部材の所望の波長の位置に形成した開口部を介して波長光を通過させることにより、任意の波長成分の波長光を得ることができる（請求項２記載の発明）。また、波長位置に対応して開口部を複数形成することにより、複数の波長成分を含む波長光を得ることができる（請求項３記載の発明）。
【００１４】
照明光を分光する分光手段及び波長光を合波する合波手段としては、分光器を用いることができる（請求項４記載の発明）。なお、合波手段を構成する分光器は、通過する光の進行方向を合波手段の分光器と逆に設定することで、分光手段を構成する分光器と同一構成とすることができる。
【００１５】
また、本発明の蛍光測定装置は、所定の蛍光色素で染色された測定対象物に対して励起光を照射し、前記蛍光色素から得られた蛍光を測定する蛍光測定装置において、
照明光を出力する光源と、
前記照明光を波長に応じて分光する分光手段と、
分光された前記照明光から所望の波長の波長光を選択する選択手段と、
選択された前記波長光を合波する合波手段と、
合波された前記波長光を前記励起光として前記測定対象物に導く光学系と、
前記励起光が照射されることで前記蛍光色素から得られる前記蛍光を測定する蛍光測定手段と、
を備えることを特徴とする（請求項５記載の発明）。
【００１６】
この場合、照明光は、分光手段により分光された後、選択手段により蛍光色素に対応した波長成分が選択され、次いで、合波手段により合波され、光学系を介して励起光として測定対象物に照射される。そして、励起光が照射された蛍光色素から出力された蛍光を蛍光測定手段により測定することで、所望の蛍光色素に基づく測定対象物の状態を測定することができる。
【００１７】
なお、蛍光色素の特性に応じた波長位置に形成した開口部を介して照明光を通過させることにより、当該蛍光色素に対応した波長成分からなる励起光を得ることができる（請求項６記載の発明）。また、この開口部を複数形成することにより、特性の異なる複数の蛍光色素に対応した励起光を同時に得ることができる（請求項７記載の発明）。
【００１８】
照明光を分光する分光手段及び波長光を合波する合波手段としては、分光器を用いることができる（請求項８記載の発明）。
【００１９】
また、合波された励起光をスリット部材によりスリット光とし、光学系を介して測定対象物に導き、次いで、測定対象物の蛍光色素から得られた蛍光を分光器により分光して蛍光測定手段に導くことにより、測定対象物の分光情報を取得する（請求項９記載の発明）。この場合、走査手段によりスリット光を測定対象物に沿って走査させることにより、測定対象物の二次元画像情報及び二次元分光情報を得ることができる。
【００２０】
なお、光学系を構成する結像レンズを走査手段として移動させることにより、測定対象物を固定した状態で二次元画像情報及び二次元分光情報を取得することができる（請求項１０記載の発明）。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光源ユニットによれば、光源から出力された照明光から任意の波長成分の照明光を極めて容易に生成して供給することができる。
【００２２】
また、本発明の蛍光測定装置によれば、蛍光色素の特性に応じた波長成分からなる励起光を極めて容易に生成して測定対象物に供給することができる。そして、蛍光色素から得られた蛍光に基づき、測定対象物の状態を極めて高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の光源ユニット及びそれを用いた蛍光測定装置が適用される分光処理装置１０の構成ブロック図である。
【００２４】
分光処理装置１０は、生体組織等の測定対象物１２を染色している蛍光色素を励起するための励起光１４を出力する光源ユニット１６と、励起光１４を測定対象物１２に導き、測定対象物１２の拡大された蛍光像を得るための顕微鏡光学系２０と、蛍光像を構成する蛍光１８を所望の波長範囲に分光するポリクロメータ２２（分光器）と、励起光１４を測定対象物１２に導く一方、蛍光１８をポリクロメータ２２に導く光学系２４と、二次元状に配列された複数の光電変換部を有し、ポリクロメータ２２により分光された蛍光１８を受光して電気信号に変換するＣＣＤセンサ２６と、ポリクロメータ２２及び光学系２４を制御するとともに、ＣＣＤセンサ２６からの電気信号に従って分光情報を処理する情報処理部２８とを備える。
【００２５】
図２は、光源ユニット１６の構成を示す。光源ユニット１６は、照明光１１を出力するキセノンランプ等からなる光源１３を備えた光源部１５と、光源部１５からの照明光１１を分光して波長別の波長光１７を得る前置分光器１９（分光手段）と、前置分光器１９からの波長光１７を合波して励起光１４を得る後置分光器２１（合波手段）と、後置分光器２１からの励起光１４を光学系２４に導く導光ケーブル２３とを備える。
【００２６】
光源部１５及び前置分光器１９は、スリット部材２５を介して接続される。前置分光器１９は、スリット部材２５を介して光源部１５から供給された照明光１１を反射する反射ミラー２７と、反射ミラー２７により反射された照明光１１をコリメートする第１凹面鏡２９と、第１凹面鏡２９により反射された照明光１１を分光して波長別の波長光１７とする回折格子３１と、波長光１７を集光する第２凹面鏡３３とを備える。
【００２７】
前置分光器１９及び後置分光器２１は、アパーチャ部材３５（選択手段）を介して接続される。アパーチャ部材３５には、図３に示すように、前置分光器１９からの波長光１７の分光方向（矢印Ｚ方向）の所定位置に開口部３５ａ〜３５ｅが形成されている。すなわち、開口部３５ａ〜３５ｅは、測定対象物１２を染色している各蛍光色素の吸光度が最大となる波長（図９参照）を中心とする波長光１７の波長位置に形成される。
【００２８】
後置分光器２１は、分光された波長光１７を合波して励起光１４とするもので、前置分光器１９と機能は逆であるが構成は同一である。すなわち、後置分光器２１は、開口部３５ａ〜３５ｅを介して前置分光器１９から供給された波長光１７をコリメートする第１凹面鏡３７と、第１凹面鏡３７により反射された波長光１７を合波して励起光１４とする回折格子３９と、励起光１４を集光する第２凹面鏡４１と、第２凹面鏡４１により集光された励起光１４を反射して導光ケーブル２３に導く反射ミラー４３とを備える。
【００２９】
なお、前置分光器１９を構成する回折格子３１及び後置分光器２１を構成する回折格子３９は、照明光１１を分光し、あるいは、波長光１７を合波するものであればよく、例えば、回折格子３１及び３９に代えてプリズムを使用してもよい。
【００３０】
後置分光器２１と導光ケーブル２３とは、スリット部材４５を介して接続される。導光ケーブル２３は、複数の光ファイバーを収納した可撓性ケーブルからなり、導光ケーブル２３の両端部のコネクタ部２３ａ、２３ｂでは、図４に示すように、光ファイバーの入射端４７ａ及び出射端４７ｂがスリット部材４５及び後述するスリット部材３４に対応して直線状に構成される。この場合、後置分光器２１から光学系２４に対して、導光ケーブル２３を介して励起光１４を効率的に伝送することができる。なお、出射端４７ｂとスリット部材３４との間に集光レンズを配設してもよい。
【００３１】
光学系２４は、導光ケーブル２３を介して光源ユニット１６から供給された励起光１４をスリット光とするスリット部材３４と、スリット部材３４のスリット３６を通過した励起光１４を反射して顕微鏡光学系２０に導く一方、顕微鏡光学系２０から導入される蛍光１８をポリクロメータ２２に導くビームスプリッタ４２と、ビームスプリッタ４２により反射された励起光１４をコリメートする結像レンズ４４とを備える。
【００３２】
スリット部材３４のスリット３６は、図５に示すように、測定対象物１２上に矢印Ｙ方向に長尺となる励起光１４のスリット像３８を形成するように設定される。ビームスプリッタ４２は、励起光１４を反射する一方、蛍光１８を透過させるダイクロイックミラーを用いると好適である。
【００３３】
結像レンズ４４（走査手段）は、移動ステージ４６に載置されている。移動ステージ４６は、モータ４８によって回転するボールねじ等を介して矢印Ｎ方向に移動可能に構成される。なお、矢印Ｎ方向は、図５に示す測定対象物１２の矢印Ｙ方向と直交する方向に対応して設定されているものとする。
【００３４】
顕微鏡光学系２０は、光学系２４から導かれた励起光１４を反射するプリズム５０と、プリズム５０により反射された励起光１４を測定対象物１２に集光する対物レンズ５２と、プリズム５０を図１に示す点線の位置に退避させた状態で、測定対象物１２からの蛍光１８を観察者５４に導く接眼レンズ５６とを備える。
【００３５】
ポリクロメータ２２は、光学系２４から導かれた蛍光１８のスリット像３８が結像されるスリット部材５８と、スリット部材５８のスリット６０を通過した蛍光１８を反射する反射ミラー６２と、反射ミラー６２により反射された蛍光１８をコリメートする第１凹面鏡６４と、第１凹面鏡６４により反射された蛍光１８を分光する回折格子６６と、分光された蛍光１８をＣＣＤセンサ２６に集光させる第２凹面鏡６８とを備える。なお、図５に示すように、スリット部材５８のスリット６０及び回折格子６６の格子６５は、スリット像３８と同一方向に長尺となるように設定されているものとする。
【００３６】
回折格子６６は、モータ７０によって回転する回転ステージ７２に載置されており、蛍光１８の回折格子６６に対する入射角を調整することで、ＣＣＤセンサ２６に０次回折光（正反射光）又はｎ次回折光（ｎ：１以上の整数）を導くことができるように構成されている。
【００３７】
情報処理部２８（蛍光測定手段）は、制御部７４によって分光処理装置１０の制御を行うもので、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。制御部７４は、測定対象物１２から得られた蛍光１８に基づき、測定対象物１２の分光情報及び蛍光画像情報の処理を行う。
【００３８】
制御部７４には、測定のための設定条件の入力や測定結果を表示するための指示を行う入力部７６と、設定画面を表示するとともに測定対象物１２の分光情報及び蛍光画像情報を表示する表示部７８と、光学系２４を構成する結像レンズ４４を移動させるための結像レンズ駆動部８０と、ポリクロメータ２２を構成する回折格子６６を回転させるための回折格子駆動部８２と、ＣＣＤセンサ２６から供給された電気信号の処理を行う信号処理部８４と、測定対象物１２の分光情報及び蛍光画像情報を記憶する分光画像情報記憶部８６とが接続される。
【００３９】
本実施形態の分光処理装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、分光処理装置１０を用いた測定対象物１２の分光処理方法について説明する。
【００４０】
先ず、図６に示すフローチャートに従って準備処理を説明する。
【００４１】
生体組織等からなる測定対象物１２を所定の蛍光色素により染色し（ステップＳ１）、顕微鏡光学系２０を構成する対物レンズ５２の焦点位置に配置する一方、測定対象物１２に使用した蛍光色素の特性に対応したアパーチャ部材３５を選択し（ステップＳ２）、光源ユニット１６の前置分光器１９及び後置分光器２１間に設置する。
【００４２】
例えば、測定対象物１２を図９及び図１０に示す特性からなる５種類の蛍光色素ａ１〜ａ５によって染色する場合、各蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長に対応した位置を中心に開口部３５ａ〜３５ｅが形成されたアパーチャ部材３５を選択して光源ユニット１６に設置する。この場合、各開口部３５ａ〜３５ｅの分光方向（矢印Ｚ方向）の幅は、選択する波長成分の必要な範囲に応じて設定することができる。
【００４３】
次いで、観察者５４は、プリズム５０を図１の点線で示す位置に移動させた後、接眼レンズ５６を介して測定対象物１２を観察しながら、顕微鏡光学系２０の位置を調整して測定対象物１２の位置合わせを行う（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、プリズム５０を実線で示す位置に移動させ、光学系２４のスリット部材３４及びポリクロメータ２２のスリット部材５８を全開状態に設定するとともに（ステップＳ４）、回折格子駆動部８２によりモータ７０を駆動して回転ステージ７２を回転させ、回折格子６６が蛍光１８の０次回折光をＣＣＤセンサ２６に導く状態に設定する（ステップＳ５）。なお、スリット部材３４及び５８を全開状態に設定する代わりに、これらを取り外してもよい。
【００４５】
分光処理装置１０を以上のように設定した後、光源ユニット１６を駆動し、励起光１４を測定対象物１２に照射する（ステップＳ６）。
【００４６】
図２において、光源部１５の光源１３から出力された照明光１１は、スリット部材２５を介して前置分光器１９に入射し、反射ミラー２７で反射された後、第１凹面鏡２９によってコリメートされて回折格子３１に導かれる。回折格子３１は、照明光１１を分光して波長光１７とし、波長光１７を第２凹面鏡３３によって反射してアパーチャ部材３５に導く。
【００４７】
アパーチャ部材３５には、図３に示すように、測定対象物１２を染色している各蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長の近傍に対応する波長光１７の分光方向（矢印Ｚ方向）の所定位置に開口部３５ａ〜３５ｅが形成されている。従って、アパーチャ部材３５に導かれた波長光１７は、蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長近傍の波長光１７のみが開口部３５ａ〜３５ｅを通過して後置分光器２１に導入される。しかも、アパーチャ部材３５の開口部３５ａ〜３５ｅは、透過率を制御した光学フィルタと異なり、所望の波長光１７を完全に通過させるため、波長光１７を効率的に後置分光器２１に導入することができる。
【００４８】
後置分光器２１に導入された波長光１７は、第１凹面鏡３７、回折格子３９及び第２凹面鏡４１を通過することにより、前置分光器１９の場合と逆の作用によって合波され、各蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長近傍の波長のみからなる励起光１４が生成される。この励起光１４は、反射ミラー４３及びスリット部材４５を介して、コネクタ部２３ａから導光ケーブル２３の光ファイバーに導入される。
【００４９】
導光ケーブル２３に導入された励起光１４は、コネクタ部２３ｂから光学系２４の全開状態のスリット部材３４を通過し、ビームスプリッタ４２に導かれる。ビームスプリッタ４２によって反射された励起光１４は、結像レンズ４４、プリズム５０及び対物レンズ５２を介して測定対象物１２に照射される。
【００５０】
励起光１４が照射された測定対象物１２の蛍光色素ａ１〜ａ５は、励起光１４によって励起されることで、蛍光１８を出力する。この場合、励起光１４は、各蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長近傍の波長のみから構成されているため、蛍光色素ａ１〜ａ５毎に好適に分離された蛍光１８が得られる。
【００５１】
測定対象物１２から出力された蛍光１８は、対物レンズ５２、プリズム５０、結像レンズ４４及びビームスプリッタ４２を介してポリクロメータ２２に導かれる。次いで、蛍光１８は、全開状態のスリット部材５８を通過した後、反射ミラー６２、第１凹面鏡６４、回折格子６６及び第２凹面鏡６８を介してＣＣＤセンサ２６に集光される。この場合、回折格子６６は、蛍光１８を全反射する状態に設定されているため、ＣＣＤセンサ２６には、蛍光１８からなる測定対象物１２の蛍光画像が結像される。
【００５２】
そこで、制御部７４は、ＣＣＤセンサ２６に導かれた蛍光１８を信号処理部８４により電気信号に変換した後、測定対象物１２の蛍光画像を表示部７８に表示する（ステップＳ７）。オペレータは、表示部７８に表示された測定対象物１２の蛍光画像を確認しながら顕微鏡光学系２０を調整し、ＣＣＤセンサ２６に対する測定対象物１２の焦点合わせを行う（ステップＳ８）。
【００５３】
ここで、焦点合わせを行う間、測定対象物１２の全体に励起光１４が照射されているが、焦点合わせに要する時間が短時間であるため、励起光１４によって蛍光色素が退色することは殆ど問題にならない。なお、光源ユニット１６から出力される励起光１４を焦点合わせに必要な必要最小限の光量に調整するとさらに好適である。
【００５４】
焦点合わせが完了した後、光学系２４のスリット部材３４及びポリクロメータ２２のスリット部材５８を所定のスリット幅に設定する（ステップＳ９）。このとき、光源ユニット１６から出力された励起光１４は、スリット部材３４のスリット３６によって絞られ、測定対象物１２上に励起光１４からなるスリット像３８が形成される（図５参照）。
【００５５】
スリット像３８の形成位置に対応して測定対象物１２から得られた蛍光画像は、ポリクロメータ２２の入口に設けられたスリット部材５８のスリット６０の位置に結像される。次いで、スリット部材５８を通過した蛍光１８は、反射ミラー６２、第１凹面鏡６４、回折格子６６及び第２凹面鏡６８を介してＣＣＤセンサ２６に結像する。制御部７４は、このスリット状の蛍光画像（スリット画像）を表示部７８に表示する（ステップＳ１０）。
【００５６】
この状態において、制御部７４が結像レンズ駆動部８０によりモータ４８を駆動し、移動ステージ４６を介して結像レンズ４４を矢印Ｎ方向に移動させると、測定対象物１２上に形成されたスリット像３８が矢印Ｎ方向に移動するため、表示部７８に表示されているスリット画像も移動する。
【００５７】
そこで、オペレータは、表示部７８に表示されているスリット画像の位置を確認しながら、測定対象物１２の矢印Ｎ方向に対する計測範囲を設定する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ７で焦点合わせのために表示した測定対象物１２の全体の蛍光画像と、ステップＳ１０のスリット画像とを重ねて表示すれば、計測範囲の設定を一層容易に行うことができる。
【００５８】
以上の準備処理が終了した後、測定対象物１２の分光計測処理を開始する。その処理について、図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００５９】
先ず、回折格子駆動部８２によりモータ７０を駆動して回転ステージ７２を回転させ、回折格子６６が入射した蛍光１８を分光してその１次回折光を第２凹面鏡６８に導く状態に設定する（ステップＳ１２）。
【００６０】
次いで、結像レンズ駆動部８０によりモータ４８を駆動して移動ステージ４６を移動させ、結像レンズ４４をステップＳ１１で設定した計測範囲の初期位置に位置決めする（ステップＳ１３）。
【００６１】
前記の状態において、光源ユニット１６から出力された励起光１４を光学系２４のスリット部材３４を介して測定対象物１２に導くことにより、結像レンズ４４の初期位置に対応した測定対象物１２の部位に励起光１４からなるスリット像３８が形成される。この励起光１４によって測定対象物１２の蛍光色素ａ１〜ａ５から出力された蛍光１８は、顕微鏡光学系２０及び光学系２４を介してポリクロメータ２２に導かれ、回折格子６６によって分光された後、第２凹面鏡６８を介してＣＣＤセンサ２６に分光画像として結像する（ステップＳ１４）。なお、この分光画像は、図５に示す矢印Ｘ方向に対しては、測定対象物１２のスリット像３８から得られる蛍光１８の波長情報を表し、矢印Ｙ方向に対しては、スリット像３８から得られる蛍光１８の画像情報を表す。
【００６２】
波長情報及び画像情報を含む分光された蛍光１８は、ＣＣＤセンサ２６を構成する各光電変換部によって電気信号に変換され、信号処理部８４で信号処理された後、分光画像情報として分光画像情報記憶部８６に記憶される（ステップＳ１５）。
【００６３】
次に、結像レンズ駆動部８０によりモータ４８を駆動して移動ステージ４６を矢印Ｎ方向に微小距離だけ移動させる（ステップＳ１６）。そして、結像レンズ４４の位置がステップＳ１１で設定した計測範囲の終端位置に到達するまで、ステップＳ１４及びＳ１５の処理を繰り返す（ステップＳ１７）。これにより、測定対象物１２の分光画像情報が取得されて分光画像情報記憶部８６に記憶される。
【００６４】
さらに、測定対象物１２の経時的状態を計測する必要があり、次の分光画像情報を取得する場合（ステップＳ１８）、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。すなわち、結像レンズ４４を再び初期位置まで戻した後、矢印Ｎ方向に微小距離移動させながら各スリット像３８の分光画像情報を取得して分光画像情報記憶部８６に記憶させる。
【００６５】
以上のようにして、分光画像情報記憶部８６には、測定対象物１２の全体の分光画像情報が所定の計測時間毎に記憶される。
【００６６】
本実施形態では、光源ユニット１６におけるアパーチャ部材３５を用いて、測定対象物１２を染色している蛍光色素ａ１〜ａ５の吸光度が最大となる波長近傍の波長成分のみからなる励起光１４を生成して測定対象物１２に照射しているため、各蛍光色素ａ１〜ａ５から得られる蛍光１８を良好に分離して測定することができる。従って、アパーチャ部材３５を交換することなく、複数の蛍光色素ａ１〜ａ５から得られる蛍光１８を同時に測定して効率的な分析を行うことができる。
【００６７】
また、測定対象物１２を染色する蛍光色素ａ１〜ａ５の変更に対しては、アパーチャ部材３５の交換によって容易に対応することができる。さらに、アパーチャ部材３５の開口部３５ａ〜３５ｅの位置を変更することで、励起光１４の波長成分を極めて容易に調整することができるため、新たな蛍光色素に対しても極めて容易に対応することができる。なお、アパーチャ部材３５の開口部３５ａ〜３５ｅを１つだけとし、各蛍光色素ａ１〜ａ５毎にアパーチャ部材３５を交換して対応するようにしてもよい。
【００６８】
さらにまた、本実施形態では、測定対象物１２の全体の分光画像情報を取得する際、測定対象物１２の全体に励起光１４を照射するのではなく、スリット像３８としての励起光１４を測定対象物１２に照射して蛍光１８を得るようにしているため、測定に関与しない部位に励起光１４が照射されることがなく、その分、蛍光色素ａ１〜ａ５の励起光１４による退色が抑制される。従って、所定の計測時間毎に励起光１４を測定対象物１２に照射して分光情報を得る場合であっても、蛍光色素ａ１〜ａ５の退色が大幅に軽減されるため、分光画像情報を極めて高精度に取得することができる。
【００６９】
また、測定対象物１２にスリット像３８としての励起光１４を照射するために、測定対象物１２を移動させるのではなく、結像レンズ４４を移動させているため、例えば、外力が付与されることで状態が変化するおそれのある生体組織のような測定対象物１２であっても、その状態に影響を与えることなく分光画像情報を取得することができる。
【００７０】
この場合、例えば、時刻Ｔにおいて、励起光１４が測定対象物１２の矢印Ｎ方向の位置Ｎを照射しているとき、ＣＣＤセンサ２６のＸ列、Ｙ行目の光電変換部によって取得した分光画像情報をＰ（Ｘ，Ｙ，Ｎ，Ｔ）とすると（図８参照）、この分光画像情報Ｐは、時刻Ｔにおける測定対象物１２の座標（Ｎ，Ｙ）での座標Ｘに対応する波長の蛍光出力値を表している。従って、この分光画像情報Ｐに基づき、表示部７８に対して、測定対象物１２の任意の座標（Ｎ，Ｙ）の任意の時刻Ｔにおける分光情報を表示させ、また、測定対象物１２の任意の時刻Ｔにおける全体の画像情報を表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態の分光処理装置の構成ブロック図である。
【図２】図１に示す光源ユニットの構成ブロック図である。
【図３】図２に示す光源ユニットにおけるアパーチャ部材の構成説明図である。
【図４】図１に示す光源ユニットと光学系とを連結する導光ケーブルにおけるコネクタ部の構成説明図である。
【図５】図１に示す分光処理装置を構成する光学系における主要要素の配置関係説明図である。
【図６】図１に示す分光処理装置における準備処理のフローチャートである。
【図７】図１に示す分光処理装置における分光計測処理のフローチャートである。
【図８】図１に示す分光処理装置によって取得した分光画像情報の説明図である。
【図９】蛍光色素の吸光度特性の説明図である。
【図１０】蛍光色素の蛍光強度特性の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…分光処理装置        １２…測定対象物
１３…光源                １４…励起光
１５…光源部              １６…光源ユニット
１９…前置分光器          ２０…顕微鏡光学系
２１…後置分光器          ２２…ポリクロメータ
２３…導光ケーブル        ２４…光学系
２６…ＣＣＤセンサ        ２８…情報処理部
３５…アパーチャ部材      ３５ａ〜３５ｅ…開口部
４４…結像レンズ          ４６…移動ステージ
【図１】
2005180932.tif 000003
【図２】
2005180932.tif 000004
【図３】
2005180932.tif 000005
【図４】
2005180932.tif 000006
【図５】
2005180932.tif 000007
【図６】
2005180932.tif 000008
【図７】
2005180932.tif 000009
【図８】
2005180932.tif 000010
【図９】
2005180932.tif 000011
【図１０】
2005180932.tif 000012