JPWO2016009548A1 - 光学分析装置 - Google Patents
光学分析装置Info
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Abstract
Description
(1)短パルスレーザやフォトニック結晶ファイバ、光パラメトリック発振器などの少なくとも2つの光源と、少なくとも2つの光源から生成される光束を試料の同一箇所に照射する対物レンズなどの照射光学系と、試料から生成されるコヒーレントアンチストークスラマン散乱光を検出する分光器、CCDカメラや光電子増倍管などの検出器と、検出器の出力を取り込み、信号処理を行うコンピュータ等の信号処理部とを備え、信号処理部は、検出器における、コヒーレントアンチストークスラマン散乱が極大になる波長と極小になる波長におけるコヒーレントアンチストークスラマン散乱の電場の絶対値の差に比例する値を演算し、出力することとした。
(2)(1)において、検出器は前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱光のスペクトルを取得するものであって、電場の絶対値の差は、前記スペクトルの極大値と極小値それぞれの平方根の差であることとした。
(3)(1)において、検出器はコヒーレントアンチストークスラマン散乱光を少なくとも2つの波長で検出するものであって、電場の絶対値の差は、ユーザが指定する2種類の所定の波長における前記検出器の出力の平方根の差であることとした。
(4)(1)において、光源のうち少なくとも1つの波長を2種類の設定波長の間で交互に変調することとした。
(5)(4)において、検出器の出力の変調成分を出力するロックインアンプを備えることとした。
(6)(1)において、コヒーレントアンチストークスラマン散乱光を別の光束と干渉させる干渉光学系と、干渉光学系から生成される少なくとも2つの干渉光を検出する少なくとも1つの検出器を備えることとした。
これにより、より高いS/N比での測定が可能となり、データの質の向上や測定の高速化に寄与する。
(7)光源と、試料として複数の細胞を保持する試料保持部と、試料保持部に保持された細胞を観察する観察部と、光源からの光束を試料保持部に保持された細胞に集光して照射する照射光学系と、光照射によって細胞から発生された光を分光する分光部と、分光部により分光された光を検出する検出部と、照射光学系による細胞への光照射位置を制御する照射制御部と、試料保持部に保持された細胞を破壊する細胞破壊手段と、破壊によって細胞から放出される細胞中の生体分子を捕捉する生体分子捕捉デバイスと、を備え、信号処理部は、検出器における、コヒーレントアンチストークスラマン散乱が極大になる波長と極小になる波長における前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱の電場の絶対値の差に比例する値を演算し、出力することとした。
(8)(7)において細胞破壊手段はレーザ光照射によって細胞を破壊することした。
これにより、装置を小型化することができる。
図16に示した装置の光学系部分は、構成に加え、微分観察系と、細胞破壊用レーザ5(波長355nm、平均出力2W、繰り返し周波数5kHzのパルスレーザ)及びドライバ602、レーザ5からの出射光を励起光と同軸にするためのダイクロイックミラー603を備える。光学系部分には、(1)微分干渉顕微鏡像の取得、(2)CARSスペクトルの取得、(3)細胞の破壊、の3つの機能が含まれる。それぞれについて以下に説明する。(1)について、まず照明401(ハロゲンランプ)からの照明光を、ウォラストンプリズム402を通過させてからダイクロイックミラー403で反射させてコンデンサレンズ111によって試料110に集光し、試料110の微分干渉像を対物レンズ109、ダイクロイックミラー404、ウォラストンプリズム405、ポラライザ406、結像レンズ407を用いてCCDカメラ408等の撮像装置上に結像させて試料のイメージを取得する。この構成はよく知られた微分干渉顕微鏡のそれと同一である。なお、ダイクロイックミラー403,404は照明401の可視光域の波長(400−700nm)は反射し、励起光、ストークス光、CARS光(いずれも700nm以上の近赤外域の波長を有する)は透過するように設計されており、CARS信号の生成、検出には影響を及ぼさない。(2)の機能については実施例1で述べたとおりである。(3)の機能は、細胞破壊用レーザ5からの出射光を対物レンズ109により観測対象の細胞に集光し、細胞を破壊して細胞内部のmRNA等の生体分子を外部に放出させる機能である。放出されたmRNAは、後述するように生体分子採取システム2により捕捉・解析される。
図17に示す生体分子採取システム2は、細胞から放出されたmRNA等の生体分子を捕捉するための領域が配列したアレイデバイスを備える。例えば、単一細胞ごとにアレイデバイスの複数の領域にmRNAを捕捉し、アレイデバイスにおいて逆転写反応を行うことによりcDNAライブラリーを構築することができる。本実施例では、アレイデバイスは、多数の貫通孔が面に垂直に形成された透明な多孔質メンブレンから構築され、以下、これを細孔アレイシート30と呼ぶ。また、細孔アレイシート30にcDNAライブラリーが形成されたものをcDNAライブラリー細孔アレイシートと呼ぶ。
次に、本実施例に係る生体分子解析装置の動作フローについて説明する。図19にフローチャートの一例を示す。
Claims (10)
- 少なくとも2つの光源と、
前記少なくとも2つの光源から生成される光束を試料に照射する照射光学系と、
前記試料から生成されるコヒーレントアンチストークスラマン散乱光を検出する検出器と、
前記検出器の出力を取り込み、信号処理を行う信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、前記検出器における、コヒーレントアンチストークスラマン散乱が極大になる波長と極小になる波長における前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱の電場の絶対値の差に比例する値を演算し、出力することを特徴とする光学分析装置。 - 請求項1に記載の光学分析装置において、前記検出器は前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱光のスペクトルを取得するものであって、
前記電場の絶対値の差は、前記スペクトルの極大値と極小値それぞれの平方根の差であることを特徴とする光学分析装置。 - 請求項1に記載の光学分析装置において、前記検出器は前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱光を少なくとも2つの波長で検出するものであって、
前記電場の絶対値の差は、指定された2種類の所定の波長における前記検出器の出力の平方根の差であることを特徴とする光学分析装置。 - 請求項1に記載の光学分析装置において、前記光源のうち少なくとも1つの波長を2種類の設定波長の間で交互に変調するものであることを特徴とする光学分析装置。
- 請求項4に記載の光学分析装置において、前記検出器の出力の変調成分を出力するロックインアンプを備えることを特徴とする光学分析装置。
- 請求項1に記載の光学分析装置において、前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱光を別の光束と干渉させる干渉光学系と、前記干渉光学系から生成される少なくとも2つの干渉光を検出する少なくとも1つの検出器を備えることを特徴とする光学分析装置。
- 請求項6の光学分析装置において、前記2つの干渉光のスペクトルをI1(ω)とI2(ω)、これらの差分をΔI(ω)、ΔI(ω)の極大値をΔImax、ΔI(ω)の極小値をΔIminとしたとき、前記電場の絶対値の差に相当する信号として、ΔImax−ΔIminを出力することを特徴とする光学分析装置。
- 光源と、
試料として複数の細胞を保持する試料保持部と、
前記試料保持部に保持された細胞を観察する観察部と、
前記光源からの光束を前記試料保持部に保持された細胞に集光して照射する照射光学系と、
光照射によって細胞から発生したコヒーレントアンチストークスラマン散乱光を分光する分光部と、
前記分光部により分光された光を検出する検出部と、
前記検出器の出力を取り込み、信号処理を行う信号処理部と、
前記照射光学系による細胞への光照射位置を制御する照射制御部と、
前記試料保持部に保持された細胞を破壊する細胞破壊手段と、
破壊によって細胞から放出される細胞中の生体分子を捕捉する生体分子捕捉デバイスと、を備え、
前記検出部は、前記信号処理部は、前記検出器における、コヒーレントアンチストークスラマン散乱が極大になる波長と極小になる波長における前記コヒーレントアンチストークスラマン散乱の電場の絶対値の差に比例する値を演算し、出力することを特徴とする生体分子解析装置。 - 請求項8に記載の生体分子解析装置において、
前記細胞破壊手段はレーザ光照射によって細胞を破壊することを特徴とする生体分子解析装置。 - 請求項8に記載の生体分子解析装置において、
前記出力されたスペクトルと、前記生体分子捕捉デバイスを用いて解析されたデータとを対応づけて保存するメモリを有することを特徴とする生体分子解析装置。
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