JP2000115615A - 画像生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤと、ＣＣＤを冷却する冷却素子を有す
る冷却ＣＣＤカメラを備えた画像生成装置であって、冷
却素子の性能劣化を防止して、耐用年数を向上させるこ
とのできる画像生成装置を提供すること。 【解決手段】 ＣＣＤ６と、ＣＣＤを冷却する冷却素子
８と、冷却素子に電流を供給する電流供給手段１２とを
有する冷却ＣＣＤカメラ１を備えた画像生成装置であっ
て、さらに、画像の生成完了時に、冷却素子に供給され
る電流値が徐々に低下するように、電流供給手段を制御
する電流制御手段３６を備えた画像生成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却ＣＣＤカメラを備
えた画像生成装置に関するものであり、さらに詳細に
は、ＣＣＤを冷却する冷却素子の性能劣化を防止して、
耐用年数を大幅に改善することのできる冷却ＣＣＤカメ
ラを備えた画像生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蛋白質、核酸配列などの固定された高分
子を、化学発光物質と接触して、化学発光を生じさせる
標識物質により、選択的に標識し、標識物質によって選
択的に標識された高分子と、化学発光物質とを接触させ
て、化学発光物質と標識物質との接触によって生ずる可
視光波長域の化学発光を、光電的に検出して、ディジタ
ル画像信号を生成し、画像処理を施して、ＣＲＴなどの
表示手段あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、化
学発光画像を再生して、遺伝子情報などの高分子に関す
る情報を得るようにした化学発光検出システムが知られ
ている。蛍光物質を標識物質として使用した蛍光検出
（fluorescence) システムが知られている。この蛍光検
出システムによれば、蛍光画像を読み取ることにより、
遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、蛋白質の分離、同
定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうこと
ができ、たとえば、電気泳動させるべき複数のＤＮＡ断
片を含む溶液中に、蛍光色素を加えた後に、複数のＤＮ
Ａ断片をゲル支持体上で電気泳動させ、あるいは、蛍光
色素を含有させたゲル支持体上で、複数のＤＮＡ断片を
電気泳動させ、あるいは、複数のＤＮＡ断片を、ゲル支
持体上で、電気泳動させた後に、ゲル支持体を蛍光色素
を含んだ溶液に浸すなどして、電気泳動されたＤＮＡ断
片を標識し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生
じた蛍光を検出することによって、画像を生成し、ゲル
支持体上のＤＮＡを分布を検出したり、あるいは、複数
のＤＮＡ断片を、ゲル支持体上で、電気泳動させた後
に、ＤＮＡを変性（denaturation) し、次いで、サザン
・ブロッティング法により、ニトロセルロースなどの転
写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写
し、目的とするＤＮＡと相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡ
を蛍光色素で標識して調製したプローブと変性ＤＮＡ断
片とをハイブリダイズさせ、プローブＤＮＡもしくはプ
ローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみを選択的に標識
し、励起光によって、蛍光色素を励起して、生じた蛍光
を検出することにより、画像を生成し、転写支持体上の
目的とするＤＮＡを分布を検出したりすることができ
る。さらに、標識物質により標識した目的とする遺伝子
を含むＤＮＡと相補的なＤＮＡプローブを調製して、転
写支持体上のＤＮＡとハイブリダイズさせ、酵素を、標
識物質により標識された相補的なＤＮＡと結合させた
後、蛍光基質と接触させて、蛍光基質を蛍光を発する蛍
光物質に変化させ、励起光により、生成された蛍光物質
を励起して、生じた蛍光を検出することにより、画像を
生成し、転写支持体上の目的とするＤＮＡの分布を検出
したりすることもできる。この蛍光検出システムは、オ
ートラジオグラフィのように、放射性物質を使用するこ
となく、簡易に、遺伝子配列などを検出することができ
るという利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような化学発光検
出システムや蛍光検出システムにおいて、ＣＣＤカメラ
を用いて、化学発光画像や蛍光画像を生成する画像生成
装置が知られている。しかし、化学発光や蛍光はきわめ
て微弱な光であるため、化学発光画像や蛍光画像を生成
するためには、長時間の露光が必要とされ、そのため、
ＣＣＤが発熱して、暗電流が発生し、感度良く、化学発
光画像や蛍光画像を生成することが困難であり、したが
って、化学発光検出システムや蛍光検出システムに用い
られるＣＣＤカメラは、ＣＣＤを冷却するペルチエ素子
などの冷却素子を備えている。しかしながら、画像生成
の完了後に、画像生成装置の電源をオフすると、ペルチ
エ素子などの冷却素子に加わる電流が急激にゼロとな
り、冷却素子の性能を劣化させ、耐用年数を低下させる
という問題があった。

【０００４】この問題は、画像生成装置の電源がオフさ
れたときに、ペルチエ素子などの冷却素子に加わる電流
が徐々にゼロになるように、ＣＣＤカメラに遅延回路を
設ければ解決は可能であるが、わざわざ遅延回路を設け
ることはコストアップの原因となり、また、ペルチエ素
子などの冷却素子の性能劣化を防止するためには、ある
電流値までは電流を徐々に低下させ、その後は、ただち
にゼロまで、電流値を低下させれば十分であるが、遅延
回路により、そのような電流制御を実現するためには、
遅延回路が複雑になるという問題があった。したがっ
て、本発明は、ＣＣＤと、ＣＣＤを冷却する冷却素子を
有する冷却ＣＣＤカメラを備えた画像生成装置であっ
て、冷却素子の性能劣化を防止して、耐用年数を向上さ
せることのできる画像生成装置を提供することを目的と
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
ＣＣＤと、前記ＣＣＤを冷却する冷却素子と、前記冷却
素子に電流を供給する電流供給手段とを有する冷却ＣＣ
Ｄカメラを備えた画像生成装置において、さらに、画像
の生成完了時に、前記冷却素子に供給される電流値が徐
々に低下するように、前記電流供給手段を制御する電流
制御手段を備えた画像生成装置によって達成される。本
発明によれば、画像の生成が完了したときに、電流制御
手段は、徐々に、冷却素子に供給される電流値を徐々に
低下させるように、電流供給手段を制御しているから、
遅延回路などを設けることなく、確実に、冷却素子に供
給される電流値が急激に変化することを防止することが
でき、したがって、冷却素子の劣化を防止して、その耐
用年数を向上させることが可能になる。

【０００６】本発明の好ましい実施態様においては、前
記電流制御手段が、所定の電流値までは、前記冷却素子
に供給される電流値が徐々に低下するように、前記電流
供給手段を制御し、前記所定の電流値に達したときは、
前記冷却素子に供給される電流値がゼロになるように、
前記電流供給手段を制御するように構成されている。本
発明の好ましい実施態様によれば、冷却素子に供給され
る電流値が、その電流値からゼロにただちに低下させて
も、冷却素子の性能を損なうことのない所定の電流値ま
で低下した後に、ただちに、電流値がゼロになるように
制御しているので、複雑な遅延回路を設けることなく、
短い処理時間で、冷却素子の性能劣化を防止することが
でき、その耐用年数を向上させることが可能になる。本
発明のさらに好ましい実施態様においては、前記冷却素
子がペルチエ素子により構成されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明にかかる好ましい実施態様につき、詳細に説明を加え
る。図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる冷却Ｃ
ＣＤカメラを含む画像生成装置の略正面図である。本実
施態様にかかる画像生成装置は、化学発光物質と標識物
質との接触によって生ずる化学発光および蛍光物質の画
像を担持している画像担体からの蛍光を検出し、可視画
像を生成可能に構成されている。図１において、画像生
成装置は、冷却ＣＣＤカメラ１、暗箱２およびパーソナ
ルコンピュータ３とを有している。図１に示されるよう
に、パーソナルコンピュータ３は、ＣＲＴ４とキーボー
ド５を備えている。

【０００８】図２は、冷却ＣＣＤカメラ１の略縦断面図
である。図２に示されるように、冷却ＣＣＤカメラ１
は、ＣＣＤ６と、アルミニウムなどの金属により作られ
た伝熱板７と、ＣＣＤ６を冷却するためのペルチエ素子
８と、ＣＣＤ６の前面に配置されたシャッタ９と、ＣＣ
Ｄ６が生成したアナログ画像データをディジタル画像デ
ータに変換するＡ／Ｄ変換器１０と、Ａ／Ｄ変換器１０
によってディジタル化された画像データを一時的に記憶
する画像データバッファ１１と、ペルチエ素子８に電流
を供給する電流供給部１２と、冷却ＣＣＤカメラ１の動
作を制御するカメラ制御回路１４とを備えている。暗箱
２との間に形成された開口部は、ガラス板１５によって
閉じられており、冷却ＣＣＤカメラ１の周囲には、ペル
チエ素子８が発する熱を放熱するための放熱フィン１６
が長手方向のほぼ全面にわたって形成されている。

【０００９】ガラス板１５の前面の暗箱２内には、レン
ズフォーカス調整機能を有するカメラレンズ１７が取付
けられている。図３は、暗箱２の略縦断面図である。図
３に示されるように、暗箱２内には、発光波長中心が４
５０ｎｍの励起光を発する第一の青色ＬＥＤ光源２１が
設けられており、第一の青色ＬＥＤ光源２１の斜め上方
には、発光波長中心が４５０ｎｍの励起光を発する第二
の青色ＬＥＤ光源２２および第三の青色ＬＥＤ光源２３
が設けられている。第一の青色ＬＥＤ光源２１の上面に
は、フィルタ２４が貼着され、第二の青色ＬＥＤ光源２
２および第三の青色ＬＥＤ光源２３の前面には、それぞ
れ、フィルタ２５およびフィルタ２６が貼着されてい
る。フィルタ２４、２５、２６は、４５０ｎｍ近傍の波
長以外の蛍光物質の励起に有害な光をカットし、４５０
ｎｍ近傍の波長の光のみを透過する性質を有している。
カメラレンズ１７の前面には、４５０ｎｍ近傍の励起光
をカットするフィルタ２７が、取り外し可能に設けられ
ている。

【００１０】図４は、パーソナルコンピュータ３の周辺
のブロックダイアグラムである。図４に示されるよう
に、パーソナルコンピュータ３は、冷却ＣＣＤカメラ１
の露出を制御するＣＰＵ３０と、冷却ＣＣＤカメラ１の
生成した画像データを画像データバッファ１１から読み
出す画像データ転送手段３１と、画像データ転送手段３
１によって読み出された画像データに画像処理を施し、
画像データ記憶手段３２に記憶させる画像処理手段３３
と、画像データ記憶手段３２に記憶された画像データに
基づいて、ＣＲＴ４の画面上に可視画像を表示する画像
表示手段３４とを備えている。第一の青色ＬＥＤ光源２
１、第二の青色ＬＥＤ光源２２および第三の青色ＬＥＤ
光源２３は、光源制御手段３５によって制御されてお
り、光源制御手段３５には、キーボード５から、ＣＰＵ
３０を介して、指示信号が入力され、さらに、画像の生
成が完了したときに、ペルチエ素子８に供給される電流
値を制御する電流制御手段３６が設けられ、その出力信
号は、カメラ制御回路１４を介して、電流供給部１２に
入力されるように構成されている。ＣＰＵ３０は、冷却
ＣＣＤカメラ１のカメラ制御回路１４に種々の信号を出
力可能に構成されている。

【００１１】図５は、ＣＣＤ６の周辺のブロックダイア
グラムである。図５に示されるように、ＣＣＤ６は、光
電センサ４０と出力増幅器４２を備えており、光電セン
サ４０に蓄積された電荷は、電荷転送路４４を介して、
出力増幅器４２に送られて、出力されるように構成され
ている。電荷転送路４４からの電荷の転送は、読み出し
制御回路４６によって制御され、読み出し制御回路４６
は、カメラ制御回路１４により制御されている。本発明
の実施態様にかかる冷却ＣＣＤカメラ１を備えた画像生
成装置は、蛍光物質の画像を担持している画像担体から
の蛍光および化学発光物質と標識物質との接触により生
ずる化学発光を検出し、蛍光画像および化学発光画像を
生成可能に構成されており、蛍光画像を生成する場合に
は、以下のようにして、蛍光物質の画像を担持している
画像担体からの蛍光を検出し、可視画像を生成する。こ
こに、画像担体が蛍光物質の画像を担持しているとは、
蛍光色素によって標識された試料の画像を担持している
場合と、酵素を標識された試料と結合させた後に、酵素
を蛍光基質と接触させて、蛍光基質を蛍光を発する蛍光
物質に変化させ、得られた蛍光物質の画像を担持してい
る場合とを包含している。

【００１２】まず、ユーザーにより、第一の青色ＬＥＤ
光源２１がオンされ、カメラレンズ１７を用いて、レン
ズフォーカス合わせがなされる。レンズフォーカス合わ
せが完了すると、蛍光画像を担持しているサンプルがフ
ィルタ２４上に載置され、暗箱２が閉じられる。その
後、ユーザーがキーボード５に露出開始信号を入力する
と、光源制御手段３５によって、第一の青色ＬＥＤ光源
２１あるいは第二の青色ＬＥＤ光源２２および第三の青
色ＬＥＤ光源２３がオンされて、画像担体（図示せず）
に向けて、励起光が発せられる。同時に、露出開始信号
は、ＣＰＵ３０を介して、冷却ＣＣＤカメラ１のカメラ
制御回路１４に入力され、カメラ制御回路１４により、
シャッタ９が開かれ、ＣＣＤ６の露出が開始される。第
一の青色ＬＥＤ光源２１あるいは第二の青色ＬＥＤ光源
２２および第三の青色ＬＥＤ光源２３から発せられた励
起光は、フィルタ２４、２５、２６により、４５０ｎｍ
近傍の波長の光以外の波長成分がカットされ、その結
果、４５０ｎｍ近傍の波長の光によって、画像担体中の
蛍光物質が励起されて、蛍光が発せられる。

【００１３】画像担体中の蛍光物質から発せられた蛍光
は、フィルタ２７およびカメラレンズ１７を介して、冷
却ＣＣＤカメラ１のＣＣＤ６の光電面に入射し、光電面
に画像を形成する。ＣＣＤ６の光電センサ４０は、こう
して、光電面に形成された画像の光を受け、これを電荷
の形で蓄積する。フィルタ２７によって、励起光である
４５０ｎｍ近傍の波長の光がカットされるため、画像担
体１８中の蛍光物質から発せられた蛍光のみが、ＣＣＤ
６の光電センサ４０によって受光される。所定の露出時
間が経過すると、ＣＰＵ３０は、冷却ＣＣＤカメラ１の
カメラ制御回路１４に露出完了信号を出力する。カメラ
制御回路１４は、ＣＰＵ３０から露出完了信号を受ける
と、読み出し制御回路４６を駆動して、ＣＣＤ６の光電
センサ４０が電荷の形で蓄積したアナログ画像データ
を、電荷転送路４４を介して、１０フレーム／sec 未満
の低速で、出力増幅器４２に送り、さらに、Ａ／Ｄ変換
器１０に転送させて、ディジタル化し、画像データバッ
ファ１１に一時的に記憶させる。

【００１４】カメラ制御回路１４に露出完了信号を出力
するのと同時に、ＣＰＵ３０は、画像データ転送手段３
１にデータ転送信号を出力して、冷却ＣＣＤカメラ１の
画像データバッファ１１から画像データを読み出させ、
画像処理手段３３に入力させる。画像処理手段３３は、
画像データ転送手段３１から入力された画像データに画
像処理を施し、画像データ記憶手段３２に記憶させる。
その後、ユーザーがキーボード５に画像生成信号を入力
すると、画像表示手段３５により、データ記憶手段３３
に記憶された画像データが読み出され、読み出された画
像データに基づいて、ＣＲＴ４の画面上に、蛍光画像が
表示される。化学発光画像を生成する場合には、フィル
タ２７を取り除き、第一の青色ＬＥＤ光源２１、第二の
青色ＬＥＤ光源２２および第三の青色ＬＥＤ光源２３を
いずれもオフ状態に保持し、フィルタ２４上に、化学発
光を発するサンプルを載置して、サンプルから発せられ
る化学発光を検出する以外は、蛍光画像を生成する場合
と全く同様にして、サンプルから発せられる化学発光
を、カメラレンズ１７を介して、ＣＣＤ６の光電センサ
４０により光電的に検出させ、アナログ画像データを生
成する。ＣＣＤ６の光電センサ４０が電荷の形で生成し
たアナログ画像データは、電荷転送路４２、出力増幅器
４４を介して、Ａ／Ｄ変換器１０に出力されて、ディジ
タル化され、画像データバッファ１１に一時的に記憶さ
れた後、データ演算部１２によって、暗電流補正が施さ
れ、画像データバッファ１１を介して、パーソナルコン
ピュータ３に送られて、ＣＲＴ４の画面上に化学発光画
像が表示される。

【００１５】蛍光画像あるいは化学発光画像の生成が完
了すると、ユーザーは、キーボード５を介して、操作完
了信号をＣＰＵ３０に入力する。ＣＰＵ３０は、操作完
了信号を受けると、電流制御手段３６に操作完了信号を
転送し、電流制御手段３６は記憶されているプログラム
にしたがって、ペルチエ素子８に供給される電流値を制
御する電流制御信号をカメラ制御回路１４を介して、電
流供給部１２に出力する。

【００１６】図６は、電流の制御方法の一例を示すグラ
フである。図６に示されるように、画像生成時には、ペ
ルチエ素子８には、Ａ１、たとえば、１０Ａの電流が供
給されているが、時間Ｔ１において、操作完了信号が入
力されると、電流制御手段３６は、電流制御信号をカメ
ラ制御回路１４を介して、電流供給部１２に出力し、徐
々に、ペルチエ素子８に供給される電流値を徐々に低下
させ、Ａ２、たとえば、５Ａになった時点Ｔ２で、ゼロ
になるように制御している。ペルチエ素子８に供給され
る電流値を、Ａ１、たとえば、１０Ａから、急激にゼロ
に低下させると、ペルチエ素子８の性能を劣化させ、そ
の耐用年数を低下させることが知られているが、本実施
態様によれば、画像の生成が完了し、操作完了信号が入
力されると、電流制御手段３６によって、ペルチエ素子
８に供給される電流値がＡ１からＡ２までは徐々に低下
するように、電流供給部１２が制御されているので、ペ
ルチエ素子８の性能劣化を防止することができ、その耐
用年数を向上させることが可能になる。また、ペルチエ
素子８に供給される電流値が、その電流値からゼロにた
だちに低下させても、ペルチエ素子８の性能を損なうこ
とのない電流値であるＡ２まで低下した後に、ただち
に、電流値がゼロになるように制御しているので、複雑
な遅延回路を設けることなく、短い処理時間で、ペルチ
エ素子８の性能劣化を防止することができ、その耐用年
数を向上させることが可能になる。

【００１７】本発明は、以上の実施態様に限定されるこ
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることがいうまでもない。本発明におい
て、手段とは、必ずしも物理的手段を意味するものでは
なく、各手段の機能がソフトウエアによって実現される
場合も包含する。また、一つの手段の機能が二以上の物
理的手段により実現されても、二以上の手段の機能が一
つの物理的手段により実現されてもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＣＤと、ＣＣＤを冷
却する冷却素子を有する冷却ＣＣＤカメラを備えた画像
生成装置であって、冷却素子の性能劣化を防止して、耐
用年数を向上させることのできる画像生成装置を提供す
ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる画
像生成装置の略正面図である。

【図２】図２は、冷却ＣＣＤカメラと暗箱の略縦断面図
である。

【図３】図３は、暗箱の略縦断面図である。

【図４】図４は、パーソナルコンピュータの周辺のブロ
ックダイアグラムである。

【図５】図５は、ＣＣＤの周辺のブロックダイアグラム
である。

【図６】図６は、電流の制御方法の一例を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 冷却ＣＣＤカメラ ２ 暗箱 ３ パーソナルコンピュータ ４ ＣＲＴ ５ キーボード ６ ＣＣＤ ７ 伝熱板 ８ ペルチエ素子 ９ シャッタ １０ Ａ／Ｄ変換器 １１ 画像データバッファ １２ 電流供給部 １４ カメラ制御回路 １５ ガラス板 １６ 放熱フィン １７ カメラレンズ １８ 画像担体 ２１ 第一の青色ＬＥＤ光源 ２２ 第二の青色ＬＥＤ光源 ２３ 第三の青色ＬＥＤ光源 ２４ フィルタ ２５ フィルタ ２６ フィルタ ２７ フィルタ ３０ ＣＰＵ ３１ 画像データ転送手段 ３２ 画像データ記憶手段 ３３ 画像処理手段 ３４ 画像表示手段 ３５ 光源制御手段 ３６ 電流制御手段 ４０ 光電センサ ４２ 出力増幅器 ４４ 電荷転送路 ４６ 読み出し制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G054 AA06 AB10 EA01 EA03 EB01 EB04 EB20 FA17 FA19 FA22 FA32 FA44 FA50 GA03 GB01 GB10 JA04 2G059 AA10 BB12 DD03 EE07 GG02 HH02 JJ02 JJ11 KK04 MM20 5C022 AA01 AB38 AB68 AC42 AC54 AC55 AC69 5C024 AA01 EA08 FA20 GA11 HA14 HA21 HA24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤと、前記ＣＣＤを冷却する冷却素
   子と、前記冷却素子に電流を供給する電流供給手段とを
   有する冷却ＣＣＤカメラを備えた画像生成装置におい
   て、さらに、画像の生成完了時に、前記冷却素子に供給
   される電流値が徐々に低下するように、前記電流供給手
   段を制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする画
   像生成装置。
2. 【請求項２】 前記電流制御手段が、所定の電流値まで
   は、前記冷却素子に供給される電流値が徐々に低下する
   ように、前記電流供給手段を制御し、前記所定の電流値
   に達したときは、前記冷却素子に供給される電流値がゼ
   ロになるように、前記電流供給手段を制御するように構
   成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像生成装
   置。
3. 【請求項３】 前記冷却素子がペルチエ素子であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の画像生成装置。