(57)【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、
直動ステージ上に載置されたマイクロレンズ付きピンホールアレイディスクと、励起光を透過し多色の蛍光を反射する第１のダイクロイックミラーと、前記多色の蛍光を分光する１枚以上の第２、第３のダイクロイックミラーと、前記多色の蛍光信号から単一の波長の蛍光を取り出す複数のバンドパスフィルタと、これら複数のバンドパスフィルタの後段にそれぞれ配置されたリレーレンズを一体として組み込んで多色共焦点スキャナとして構成し、前記直動ステージを駆動させて前記多色共焦点スキャナを構成する筐体内で前記マイクロレンズ付きピンホールアレイディスクを光路から外し、共焦点と非共焦点の画像を選択可能としたことを特徴とする創薬スクリーニング装置。
【請求項２】
前記第１のダイクロイックミラーはマイクロレンズ付きピンホールアレイディスクを構成するマイクロレンズアレイディスクとピンホールアレイディスクの間に配置された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】
前記リレーレンズはテレセントリック系として２群で構成され、第１群の物体側焦点面はニポウディスク面に、第２群の像側焦点面はカメラ撮像面に配置した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４】
前記第２、第３のダイクロイックミラーと前記バンドパスフィルタはリレーレンズの第１群と第２群の中間に設置された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。
【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を用いた創薬スクリーニング装置に関し、共焦点機能と分光機能を一体化することにより光学系の簡略化を図った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２００５−０９８７２２号公報
【特許文献２】特開２００８−０４５９８２号公報
【特許文献３】特開２００８−０６４６７１号公報
【０００５】
図３は上記特許文献２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３において、共焦点スキャナ２６は顕微鏡７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）１０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）１１を透過後、ニポウディスク９の個々のピンホールを通過し、顕微鏡の対物レンズ５により、ウエルプレート１に載置されたサンプル２の各試料に集光され蛍光試薬を励起する。ＭＬディスク１０とニポウディスク９は支軸２５を中心として回転する（ＭＬディスク１０とニポウディスク９が支軸２５で結合した状態をマイクロレンズ付きピンホールアレイディスク５０と称する）。
【０００７】
また、図３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３０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ＤＭ１１ａと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１４ａ,１４ｃを備えている。
【０００８】
サンプル２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４は再び対物レンズ５、結合レンズ６を通り、ニポウディスク９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４はＤＭ３で反射され、リレーレンズ１２，バンドパスフィルタ１４ａ,１４ｃ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１５ａ，１５ｃに結像する（なお、リレーレンズ１２は図では１枚として表示しているが実際には複数枚が組み合わされて構成されている）。
【０００９】
上述の構成では、ニポウディスク９のピンホールが並んでいる平面と、サンプル２上の被観察平面と、カメラ１５ａ，１５ｃ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１５ａ，１５ｃにはサンプル２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２の共焦点画像をカメラ１５ａ，１５ｃ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２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、多色の共焦点画像を得るのに、共焦点スキャナ２６と分光ユニット２０の２つ機器が必要であった。
また、従来の構成では、リレーレンズが２つの機器内にそれぞれ存在し、ピンホールディスク面からカメラの撮像面までの結像光学系が２つの結像系に別れ、一貫した設計ができないため、最適な画質を得るのが難しい。という課題があった。
更に、試料からの蛍光が多くのレンズを通るため、光量のロスが生じ、装置全体が大きくなり、コストの面でも不利である。という課題があった。
【００１１】
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、共焦点機能と分光機能を一体化し、簡便な光学系で、多色の共焦点像を得ることが可能な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】
【００１２】
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、
直動ステージ上に載置されたマイクロレンズ付きピンホールアレイディスクと、励起光を透過し多色の蛍光を反射する第１のダイクロイックミラーと、前記多色の蛍光を分光する１枚以上の第２、第３のダイクロイックミラーと、前記多色の蛍光信号から単一の波長の蛍光を取り出す複数のバンドパスフィルタと、これら複数のバンドパスフィルタの後段にそれぞれ配置されたリレーレンズを一体として組み込んで多色共焦点スキャナとして構成し、前記直動ステージを駆動させて前記多色共焦点スキャナを構成する筐体内で前記マイクロレンズ付きピンホールアレイディスクを光路から外し、共焦点と非共焦点の画像を選択可能としたことを特徴とする。
【００１３】
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、
前記第１のダイクロイックミラーはマイクロレンズ付きピンホールアレイディスクを構成するマイクロレンズアレイディスクとピンホールアレイディスクの間に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３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、
前記リレーレンズはテレセントリック系として２群で構成され、第１群の物体側焦点面はニポウディスク面に、第２群の像側焦点面はカメラ撮像面に配置したことを特徴とする。
【００１５】
請求項４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、
前記第２、第３のダイクロイックミラーと前記バンドパスフィルタはリレーレンズの第１群と第２群の中間に設置されたことを特徴とする。
【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、ピンホールアレイディスクによる共焦点機能と分光機能を一体化したので、光学系の簡略化が実現でき、最適な画質の共焦点画像を得ることができる。また、創薬スクリーニング装置の小型化を図ることが出来る。
【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実施形態の一例について説明する。
図１において図３に示す従来例と同一要素には同一符号を付している。
【００１９】
図１に示すように、ウェルプレート１にあるアレイ状のウェル（穴）にある予めセットした試料２に対して、特定の複数の波長を持つ励起光束３（図中点線）で励起すると、試料から励起光よりも波長の長い複数波長帯域の蛍光信号４（図中実線）を発する。この蛍光信号４は対物レンズ５と結像レンズ６で構成される顕微鏡７で捕らえられピンホールアレイディス９のピンホール面に像を結ぶ。
【００２０】
８は多色共焦点スキャナで、この中には支軸２５により連結されたマイクロレンズ付きピンホールアレイディスク５０が組み込まれている。
また、この多色共焦点スキャナ８には第１，第２，第３ダイクロイックミラー１１,１３ａ,１３ｂが組み込まれ、更に、バンドパスフィルタ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、リレーレンズ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが組み込まれている。1５ａ，１５ｂ，１５ｃはリレーレンズの後段で多色共焦点スキャナ８の外側に配置されたカメラである。
【００２１】
マイクロレンズアレイディスク１０は励起光の利用効率を高めるために用いられる。
ピンホールディスクアレイ９を通過した蛍光信号４が共焦点画像となり、第１のダイクロイックミラー１１によって反射され、後段に配置された分光光学系に入射する。
【００２２】
図１の実施例では蛍光を３つの波長帯域（例えば、励起光として４０５ｎｍ，４８８ｎｍ，５６１ｎｍのレーザを用い、蛍光としてＨｏｅｃｈｓｔ，Ａｌｅｘａ４８８，Ｄｓ−Ｒｅｄを使用する）に分けるケースを示している。リレーレンズ１２と１２ａ、１２と１２ｂ、１２と１２ｃで３つの結像系を構成する。
第１の帯域の蛍光はリレーレンズ１２、第２ダイクロイックミラー１３ａ、バンドパスフィルタ１４ａ、リレーレンズ１２ａを通り、カメラ１５ａに取り込まれる。
【００２３】
リレーレンズ１２と１２ａはテレセントリック系で、最良の画質を得るために１２の物体側焦点面はピンホールアレイディスク９のピンホール面になるように設置し、１２ａの像側焦点面はカメラ１５ａの撮像面になるように配置する（ここで、テレセントリック系にするのは像のシェーディング（明るさの不均一性）を無くすためである）。
【００２４】
ここで、テレセントリック系とは、主光線がレンズ光軸に対して平行である光学系のことであり、物体からレンズに入射する光が光軸外においても光軸と平行である構造の光学系を物体側テレセントリック光学系と称し、レンズから像に向かう光が光軸外においても光軸と平行である構造の光学系を像側テレセントリック光学系と称する。
【００２５】
第２ダイクロイックミラー１３ａは長波長蛍光を透過し、短波長蛍光を反射する特性が望ましい。この構成では、３つの蛍光帯域のうち、最も短い波長帯域を反射し、他の２つの帯域を透過する。バンドパスフィルタ１４ａは３つの波長帯域の中で最も短い波長帯域のみを透過する特性を持っている。
【００２６】
第２の帯域の蛍光は第３ダイクロイックミラー１３ｂで反射され、バンドパスフィルタ１４ｂを通過後、リレーレンズ１２ｂでカメラ１５ｂに結像する。第３ダイクロイックミラー１３ｂも長波長蛍光を透過し、短波長蛍光を反射する特性を持っている。
【００２７】
この構成では、３つの蛍光帯域のうち、中間の波長帯域以下を反射し、最も長い波長の帯域を透過する。バンドパスフィルタ１４ｂは３つの波長帯域の中で中間の波長帯域のみを透過する特性を持っている。
【００２８】
第３の帯域の蛍光は、最も長波長の蛍光で、ダイクロイックミラー１３ａ、１３ｂを透過し、バンドパスフィルタ１４ｃを通過後、リレーレンズ１２ｃによってカメラ１５ｃに結像する。バンドパスフィルタ１４ｃは３つの波長帯域の中で最も長い波長帯域のみを透過する特性を持っている。
【００２９】
上述の構成によれば、ピンホールアレイディスクによる共焦点機能と分光機能を一体化したので、光学系の簡略化が実現でき、最適な画質の共焦点画像を得ることができる。
また、共焦点機能と分光機能の一体化により創薬スクリーニング装置全体の小型化を図ることが出来る。
【００３０】
図２は他の実施例を示すもので、この例においては図１に示す本発明の創薬スクリーニング装置に直動ステージ４０を付加したものである。そして、この直動ステージ４０を用いてマイクロレンズ付きピンホールアレイディスク５０を光路から外し、蛍光信号４を直接ダイクロイックミラー１１でリレーレンズ１２側に反射して多色の蛍光画像を得るようにしたものである。
【００３１】
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】
【００３２】
【図１】本発明の創薬スクリーニング装置の実施形態の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】他の実施例を示す図である。
【図３】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】
【００３３】
１      ウェルプレート
２      試料
３      励起光束
４      蛍光信号
５      対物レンズ
６      結像レンズ
７      顕微鏡
８      多色共焦点スキャナ
９      ピンホールアレイディスク（ニポウディスク）
１０    マイクロレンズアレイディスク
１１，１３ａ，１３ｂ  ダイクロイックミラー
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  リレーレンズ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ    バンドパスフィルタ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    カメラ
２０    分光光学ユニット
２５    支軸
２６    共焦点スキャナ
３０    共焦点画像取り出しポート
４０    直動ステージ
５０    マイクロレンズ付きピンホールアレイディスク
【図１】
0005190773.tif 000002
【図２】
0005190773.tif 000003
【図３】
0005190773.tif 000004