JP2008268063A - Evanescent wave generating device, and observation apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エバネッセント波を発生させるエバネッセント波発生装置及びそれを用いた観察装置に関するものである。 The present invention relates to an evanescent wave generator for generating an evanescent wave and an observation apparatus using the same.
近年組織工学では、細胞培養を基本とした組織再生の研究が注目を集め、医療の質までもかえると言われている。その中でも、培養した細胞を医療デバイスに付与することで移植時に生体との適合性をあげる技術(例えば、骨基材の上に培養細胞をのせる技術)や、各機能を有する細胞へ培養する技術(例えば、間葉系幹細胞から心筋、血管、皮膚などの細胞へ分化する技術)などが再生医療の発展により急速に進歩して来ている。このような細胞培養技術においては、培養された細胞の状態を評価した上で、医療目的で用いる必要があり、そのための装置や技術も組織工学の進歩と共に発展しつつある。 In recent years, in tissue engineering, research on tissue regeneration based on cell culture has attracted attention and is said to change the quality of medicine. Among them, by applying cultured cells to a medical device, techniques for improving the compatibility with the living body at the time of transplantation (for example, techniques for placing cultured cells on a bone matrix) and culturing into cells having various functions Techniques (for example, techniques for differentiating mesenchymal stem cells into cells such as cardiac muscle, blood vessels, and skin) have been rapidly advanced due to the development of regenerative medicine. In such a cell culture technique, it is necessary to evaluate the state of the cultured cell and use it for medical purposes, and devices and techniques therefor are being developed along with the progress of tissue engineering.
特に、エバネッセント波を用いた観察装置は、全反射面から細胞の一部(全反射面から上方約100nm)だけを観察することができ、バックグラウンドを抑えた鮮明な観察図を得ることが可能であるため、培養容器に接触し増殖する細胞の状態を、より明確に観察することができるものとして注目されつつある。具体的に、この装置は、図39に示すように観察する細胞の乗ったサンプル容器140の底面(屈折率境界面であり、全反射面となる)にプリズム105などを利用し、所定角度で励起光を照射して、サンプル容器140の底面(屈折率境界面、且つ、全反射面)で反射させ、そのとき全反射面の上に発生するエバネッセント波により全反射面から上方約100nmの間にある観察サンプル(細胞)を励起させるものである。
In particular, an observation device using evanescent waves can observe only a part of cells (about 100 nm above the total reflection surface) from the total reflection surface, and can obtain a clear observation map with reduced background. Therefore, the state of cells that are in contact with the culture vessel and proliferate is attracting attention as being able to observe more clearly. Specifically, as shown in FIG. 39, this apparatus uses a
このように光(エバネッセント波)が到達する領域を約100nmに限定して、その領域にある観察サンプル(細胞)から発生した散乱光や蛍光を検出することで、観察サンプルの状況をより明確に検出することが可能となり、バックグラウンドのノイズを抑えることができるようになり、より鮮明な蛍光観察が可能になった。しかしながら、このような装置においても平面方向で観察できる範囲は全反射面で光が当たる場所だけとなる。即ち、観察できる範囲は、光線の幅(太さ)に依存する(図40)。この問題を解決するためには、図41の如く、全反射のポイントを増やすことで、エバネッセント波の発生範囲を広げることも、平面方向の観察範囲を広げる1つの手段である。特に、再生医療の分野などでは、細胞の局所的な観察ではなく、治療に用いる細胞サンプル全体の状態を短時間で観察したいとの要望が強かった。 By limiting the region where light (evanescent wave) reaches in this way to about 100 nm and detecting scattered light and fluorescence generated from the observation sample (cell) in that region, the state of the observation sample can be made clearer. Detection is possible, background noise can be suppressed, and clearer fluorescence observation is possible. However, even in such an apparatus, the range that can be observed in the planar direction is only the place where light hits the total reflection surface. That is, the observable range depends on the width (thickness) of the light beam (FIG. 40). In order to solve this problem, as shown in FIG. 41, increasing the total reflection point to widen the generation range of the evanescent wave is one means of widening the observation range in the plane direction. In particular, in the field of regenerative medicine, there has been a strong demand for observing the state of the entire cell sample used for treatment in a short time rather than local observation of cells.
このように観察範囲を広げるために、全反射面で複数回全反射を起させる装置も開発されて来ている(例えば、特許文献1参照)。 In order to widen the observation range in this way, an apparatus that causes total reflection multiple times on the total reflection surface has been developed (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の装置は、スライドガラスの上に観察サンプルを配置し、このスライドガラスの側面から励起光を入射させて、当該スライドガラスを励起光の伝搬する光路としたものである。即ち、スライドガラスの側面からこのスライドガラス内に入射した励起光は、一面と他面とでそれぞれ全反射しながら、当該スライドガラス内を進み、反対の側面から出ることとなる。このとき、励起光が全反射した箇所(ポイント)ではエバネッセント波が発生するので、そのエバネッセント波の到達領域にある細胞から散乱光や蛍光を発生させることができる。このような装置により、観察範囲を面に拡大することができるようになった。
ところで、このようなエバネッセント波を用いた装置において、広範囲で、高感度な観察面を得るためには、全反射の回数をより多くすると共に、各面の全反射のポイントがより密となる、即ち、全反射面において全反射のポイントの密度を上げる必要がある。しかしながら、上記装置を用いた場合、全反射の回数を多くするためには、スライドガラスの厚さをより薄くする必要があるが、スライドガラスの厚さを薄くするには限界があるため、高感度な観察を実現することが出来なかった。 By the way, in such an apparatus using an evanescent wave, in order to obtain a wide range and a highly sensitive observation surface, the number of total reflections is increased and the points of total reflection on each surface become denser. That is, it is necessary to increase the density of total reflection points on the total reflection surface. However, when the above device is used, in order to increase the number of total reflections, it is necessary to make the thickness of the slide glass thinner. However, there is a limit to reducing the thickness of the slide glass. Sensitive observation could not be realized.
このような問題に鑑みて、本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、広範囲、且つ、高密度で全反射を起させてエバネッセント波を得ることができるエバネッセント波発生装置と、このエバネッセント波発生装置を用いて細胞など観察対象物質の観察を高感度、且つ、広範囲で実現できる観察装置を提供することを目的とする。 In view of such a problem, the present invention has been made to solve the conventional technical problem, and an evanescent wave can be obtained by causing total reflection in a wide range and at a high density. It is an object of the present invention to provide an evanescent wave generator and an observation device that can realize observation of an observation target substance such as a cell with high sensitivity and in a wide range using the evanescent wave generator.
請求項1の発明のエバネッセント波発生装置は、一組の平行に対向する二面と、この二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度でプリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、一面の光入射部を除く部分とこの一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、光入射手段は、光入射部を持つ面に直交する一組の二面での全反射と鏡面での反射とがプリズム内で繰り返される角度にてこのプリズム内に光を入射することを特徴とする。 The evanescent wave generator according to the first aspect of the present invention includes a set of two parallelly facing surfaces, a prism having at least one pair of parallelly facing two surfaces orthogonal to the two surfaces, and any two surfaces. A light incident means for entering light into the prism at a predetermined angle from any one of the surfaces, and a portion excluding the light incident portion on one surface and a surface facing the one surface in parallel are configured as mirror surfaces The light incident means is characterized in that light is incident on the prism at an angle at which total reflection on a pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion and reflection on the mirror surface are repeated in the prism. And
請求項2の発明のエバネッセント波発生装置は、一組の平行に対向する二面と、この二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度でプリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、一面の光入射部を除く部分とこの一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、光入射手段は、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に直接配置された容器面、若しくは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面での全反射と鏡面での反射とが前記プリズム内で繰り返される角度にてこのプリズム内に光を入射することを特徴とする。 An evanescent wave generator according to a second aspect of the invention includes a set of two parallelly facing surfaces, a prism having at least one pair of parallelly facing two surfaces orthogonal to the two surfaces, and any one of the two surfaces. A light incident means for entering light into the prism at a predetermined angle from any one of the surfaces, and a portion excluding the light incident portion on one surface and a surface facing the one surface in parallel are configured as mirror surfaces The light incident means has any one of a pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion and a container surface disposed directly on one surface facing the one surface in parallel, or the light incident portion. The total reflection on the container surface and the reflection on the mirror surface are repeated in the prism, with one of the two surfaces orthogonal to the surface and one surface facing the surface parallel to the surface being interposed via the medium. The light is incident on this prism at a certain angle. .
請求項3の発明のエバネッセント波発生装置は、上記各発明において光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面は、鏡面で構成されることを特徴とする。 An evanescent wave generator according to a third aspect of the present invention is characterized in that any one of a pair of two surfaces orthogonal to a surface having a light incident portion is configured as a mirror surface in each of the above inventions.
請求項4の発明の観察装置は、光入射部を持つ面に直交する一組の二面、若しくは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に直接配置された容器面、或いは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面にて発生するエバネッセント波により測定サンプルの散乱光及び/又は蛍光を検出する手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載のエバネッセント波発生装置を用いたものである。
The observation device according to the fourth aspect of the present invention is the observation device according to
請求項5の発明の観察装置は、請求項4に記載の発明において散乱光及び/又は蛍光を波長に応じて選択的に通過させる複数種類のフィルタを備えたことを特徴とする。 An observation apparatus according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to the fourth aspect of the invention, a plurality of types of filters that selectively pass scattered light and / or fluorescence in accordance with the wavelength are provided.
請求項1の発明のエバネッセント波発生装置によれば、一組の平行に対向する二面と、この二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度でプリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、一面の光入射部を除く部分とこの一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、光入射手段は、光入射部を持つ面に直交する一組の二面での全反射と鏡面での反射とがプリズム内で繰り返される角度にてこのプリズム内に光を入射するので、光入射部を持つ面に直交する一組の二面でより多くの全反射を高密度で生じさせて、広範囲の領域で簡便にエバネッセント波を発生することができるようになる。 According to the evanescent wave generator of the first aspect of the present invention, a set of two parallelly facing surfaces and a prism having at least one pair of parallelly facing two surfaces orthogonal to the two surfaces, A light incident means for entering light into the prism at a predetermined angle from any one of the surfaces, and the portion excluding the light incident portion on one surface and the surface facing the one surface in parallel are configured as mirror surfaces. In addition, the light incident means makes light enter the prism at an angle at which total reflection on a pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion and reflection on the mirror surface are repeated in the prism. Thus, more total reflection is generated at a high density on a pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion, and an evanescent wave can be easily generated in a wide area.
これにより、当該エバネッセント波発生装置を用いて細胞等の観察を広範囲、且つ、高感度で実現可能となる。 This makes it possible to observe cells and the like with a wide range and with high sensitivity using the evanescent wave generator.
請求項2の発明のエバネッセント波発生装置によれば、一組の平行に対向する二面と、この二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度でプリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、一面の光入射部を除く部分とこの一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、光入射手段は、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に直接配置された容器面、若しくは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面での全反射と鏡面での反射とが前記プリズム内で繰り返される角度にてこのプリズム内に光を入射するので、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面に平行に対向する一面に直接配置された容器面、若しくは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面でより多くの全反射を高密度で生じさせて、広範囲の領域で簡便にエバネッセント波を発生することができるようになる。
According to the evanescent wave generator of the invention of
これにより、当該エバネッセント波発生装置を用いて細胞等の観察を広範囲、且つ、高感度で実現可能となる。 This makes it possible to observe cells and the like with a wide range and with high sensitivity using the evanescent wave generator.
また、請求項3の発明では、上記各発明において光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面は、鏡面で構成されるので、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面、若しくは、この一面に直接配置された容器面、或いは、当該一面に媒体を介して配置された容器面のみで光を全反射させることができる。特に、全反射させる面にゴミなどの不純物が付着すると、そこで光の散乱が起こり難くなり、全反射が得られなくなるので、全反射させる面、若しくは、当該一面に直接配置された容器面、或いは、媒体を介して配置された容器面のみとすることで、光の伝達の不具合が生じる不都合を極力抑えることができるようになる。
According to the invention of
請求項4の発明の観察装置によれば、請求項1乃至請求項3の何れかに記載のエバネッセント波発生装置の光入射部を持つ面に直交する一組の二面、若しくは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に直接配置された容器面、或いは、光入射部を持つ面に直交する一組の二面のうちの何れか一面とこの一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面にて発生するエバネッセント波により測定サンプルの散乱光及び/又は蛍光を検出する手段を備えたので、細胞などの観察対象物質となる測定サンプルの散乱光や蛍光を検出することができるようになる。 According to the observation device of a fourth aspect of the present invention, a set of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion of the evanescent wave generator according to any one of the first to third aspects, or the light incident portion. The container surface disposed directly on one surface of the pair of two surfaces orthogonal to the surface having a surface and the surface facing the one surface in parallel, or the pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion Since it has means for detecting scattered light and / or fluorescence of the measurement sample by an evanescent wave generated on the surface of the container disposed through the medium on one surface of the surface and parallel to the one surface, It becomes possible to detect scattered light and fluorescence of a measurement sample which is an observation target substance such as a cell.
これにより、上記各発明のエバネッセント波発生装置を用いて測定サンプルの散乱光や蛍光を検出することが可能となり、従来の装置のような局所的な観察範囲でなく、広範囲に渡り、且つ、高感度な観察を可能とした観察装置を構築することができるようになる。特に、プリズム面に直接配置することができない測定サンプル、例えば、培養容器中の細胞などを観察する場合にも有効であると共に、媒体が挿入されるものとすれば、プリズムと容器を密着させて屈折率を調節でき、且つ、容器と測定サンプルの境界面での全反射を起こすことができるようになる。 As a result, it becomes possible to detect the scattered light and fluorescence of the measurement sample using the evanescent wave generator of each of the inventions described above, and not a local observation range as in the conventional apparatus, but a wide range and high An observation apparatus that enables sensitive observation can be constructed. In particular, it is effective when observing a measurement sample that cannot be directly arranged on the prism surface, for example, a cell in a culture container, and if the medium is to be inserted, the prism and the container are brought into close contact with each other. The refractive index can be adjusted, and total reflection at the interface between the container and the measurement sample can be caused.
更に、上記請求項4の発明において請求項5の如く散乱光及び/又は蛍光を波長に応じて選択的に通過させる複数種類のフィルタを備えるものとすれば、観察の目的等に応じて検出する波長を自在に選択することができるようになる。
Further, in the invention of
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例のエバネッセント波発生装置1を備えた観察装置S1の構成図を示している。この観察装置S1は、後述するエバネッセント波発生装置1と、光検出手段20とを備える。具体的に、本実施例の観察装置S1は、エバネッセント波発生装置1により発せられたエバネッセント波を細胞等の観察対象物質となる測定サンプル(本実施例では測定対象を励起光の照射により蛍光を発する細胞とする)が収容されたサンプル容器40の下面から照射することにより、細胞から散乱光や蛍光をサンプル容器40の一方(図1では上方)に配置された光検出手段20にて検出する構成とされている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an observation apparatus S1 including an evanescent
上記光検出手段20は、前記エバネッセント波発生装置1からの励起光により細胞からの散乱光や蛍光を検出するための手段である。本実施例の光検出手段20は、細胞からの散乱光や蛍光を集光するための対物レンズ45と、散乱光や蛍光から特定の波長を除去する光フィルタ46と、この光フィルタ46を通過した散乱光や蛍光を結像する結像レンズ47と、結像レンズ47からの光像を二次元的に検出し撮像するCCDカメラ48から構成されている。尚、散乱光や蛍光を検出する手段は、実施例の光検出手段20に限らず、散乱光や蛍光を検出できるものであればどのような検出手段であっても差し支えない。例えば、実施例では、CCDカメラ48を用いるものとしたが、フォトダイオード等の受光素子を用いても構わない。尚、図1において、50はレンズ、52は光ファイバーであり、散乱光や蛍光を効率よく集光し、受光素子に導くためのものである。
The light detection means 20 is means for detecting scattered light and fluorescence from the cell by the excitation light from the
次に、前述した本発明のエバネッセント波発生装置1について説明する。本発明のエバネッセント波発生装置1は、一組の平行に対向する二面とこの二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズム5と、何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度でプリズム5内に光を入射する光入射手段10とを備えたものである。
Next, the
実施例のプリズム5はBK7(SCHOTT GLASS社製)から成るもので、この屈折率は1.52である。このプリズム5は、一組の平行に対向する二面5A、5Bとこの二面に直交する一組の平行に対向する二面5C、5Dを持つ。具体的に本実施例のプリズム5は、図2に示すように長手方向の寸法(長さ)Lが82mm、高さ方向の寸法(厚み)Tが36mmの直方体にて構成されている。そして、上記一面5Aには後述する光入射手段10からの励起光の光入射部8が構成されている。この光入射部8は、光入射手段10からの励起光をプリズム5内に入射するための励起光入射ポイントである。また、この一面5Aの上記光入射部8を除く部分とこの一面5Aと平行に対向する面5Bとは、鏡面7で構成されている。
The
鏡面7はプリズム5の一面5A(図2では前面)とそれに対向する面5B(図2では背面)の上端部及び下端部を除く部分にそれぞれ構成されている。本実施例の鏡面7は、高さ方向の寸法(厚さ)が19mmであり、プリズム5の各面5A、5Bの高さ方向の中心と該鏡面7の高さ方向の中心とが略同一となるように当該面5A、5Bに設けられている。
The
尚、本実施例では励起光入射ポイントとしての光入射部8を鏡面の下側として、ここから励起光をプリズム5内に入射するものとするが、これに限らず、光入射部8を鏡面の上側としても構わない。また、この実施例では、鏡面7を一面5A(図2では前面)とそれに対向する面5B(図2では背面)の上端部及び下端部を除く部分にそれぞれ構成するものとしたが、鏡面7の構成はこれに限定されるものでなく、例えば、図25乃至図30に示すように種々の構成が適用可能である。即ち、一面5Aは、少なくとも光入射手段10からの励起光をプリズム5内に入射させる光入射部8以外の面に鏡面7が構成されていればどのような構成であれば、図2及び図30乃至図28の構成に限らず有効である。特に、一面5Bにおいては、図31に示すように全面を鏡面7としても構わない。
In this embodiment, the
一方、前述した光入射手段10は、前述したプリズム5内に所定の角度で光を入射する励起光源である。本実施例の光入射手段10は、ランプ(例えば、水銀ランプ等)と光学フィルタとレンズから構成されている。このランプの光は、種々の成分の波長を含んでいるが、光学フィルタを通過させることで、特定波長以外の光のみが光学フィルタによりカットされ、特定波長の光(予め設定された波長の光)のみが光学フィルタを透過し、この通過した光が励起光として、レンズ及び波長板11を介して射出されることとなる。
On the other hand, the light incident means 10 described above is an excitation light source that makes light incident on the
当該光入射手段10から射出される励起光は、いかなる波長でも良いが検出したい細胞の特性に合わせて、波長を選択するものとしても良い。 The excitation light emitted from the light incident means 10 may have any wavelength, but the wavelength may be selected according to the characteristics of the cell to be detected.
ところで、従来のエバネッセント波を用いた観察装置では、図40に示すように細胞等の下面の一点に励起光を照射して、そこで全反射させエバネッセント波を発生させて、そのエバネッセント波の到達領域において散乱光や蛍光を発生させるものであった。即ち、このような従来の装置において観察できるのは、局所的な観察範囲、即ち、励起光を全反射させた箇所にあるピントのあった近傍の細胞のみであり、広範囲な観察を行うことができなかった。特に、再生医療の分野では、係る局所的な観察よりも全体の状態を短時間で観察したいという要望が強かった。 By the way, in a conventional observation apparatus using an evanescent wave, as shown in FIG. 40, an excitation light is irradiated to a point on the lower surface of a cell or the like and totally reflected there to generate an evanescent wave. Generated scattered light and fluorescence. That is, such a conventional device can observe only a local observation range, that is, a cell in the vicinity of the focus in a portion where the excitation light is totally reflected, and a wide range of observation can be performed. could not. In particular, in the field of regenerative medicine, there has been a strong desire to observe the entire state in a shorter time than such local observation.
このように、より広範囲での観察を可能とするためには、対象となる細胞など(観察対象物質)の下面でより多く全反射を起こさせて、広範囲の領域で全反射によるエバネッセント波を得なければならない。このような広範囲での観察を目的として、図38に示すスライドガラス60上に細胞を配置し、当該スライドガラス60内に光を入射して該光を伝搬させる光路としたエバネッセント波発生装置も開発されて来ている。この場合、一端側面からスライドガラス60内に入射した励起光は当該スライドガラス60の一面60Aと他面60Bとでそれぞれ全反射しながらスライドガラス60内を進み、他端側面から出ることとなる。このとき、光が全反射した箇所ではエバネッセント波が発生し、そのエバネッセント波の到達領域にある細胞から散乱光や蛍光を発生させることができる。
In this way, in order to enable observation over a wider range, more total reflection is caused on the lower surface of the target cell or the like (observation target substance) to obtain an evanescent wave due to total reflection in a wide area. There must be. For the purpose of observation in such a wide range, an evanescent wave generator is also developed in which cells are placed on the
上記の如くスライドガラス60上に細胞を配し、そのスライドガラス60に光を伝搬させて全反射を複数起こさせることで、細胞の下面により多くのエバネッセント波を発生させることが可能となり、観察範囲を面に拡大することができるようになった。
By arranging cells on the
ところで、このようなエバネッセント波を用いた装置において、広範囲で、高感度な観察面を実現するためには、全反射の回数をより多くすると共に、各面の全反射のポイントがより密となる、即ち、全反射面において全反射をより密に生じさせる必要がある。この場合、上記装置では、スライドガラス60の厚さをより薄くしなければならないが、スライドガラスの厚さを薄くするには限界があるため、従って、全反射のポイントを密とすることが困難で、高感度な観察を実現することが出来なかった。
By the way, in such an apparatus using an evanescent wave, in order to realize a wide and highly sensitive observation surface, the number of total reflections is increased and the points of total reflection on each surface become denser. That is, it is necessary to cause total reflection more densely on the total reflection surface. In this case, in the above apparatus, the thickness of the
そこで、本発明では、上述したようにプリズム5と、このプリズム5の一組の平行に対向する二面5A、5Bに鏡面7を構成し、鏡面7が構成された二面5A、5Bに直交する一組の平行に対向する二面5C、5D、若しくは、面5Dとこの面5Dと平行に対向する一面5Cに直接配置されたサンプル容器40の面、或いは、面5Dとこの面5Dとへ以降に対向する一面5Cに屈折率を調整するための媒体(イマルジョンオイル、オイル、ショ糖や食塩などの水溶液、ゲル、シリコン等)を介して配置されたサンプル容器40の面での全反射と鏡面7での反射が繰り返されるような角度でプリズム5内に光入射手段10からの励起光を入射するものとする。
Therefore, in the present invention, as described above, the
この場合、上述したように光入射手段10からの励起光がプリズム面5C、5D、若しくは、これらプリズム面5C、5Dに直接配置されたサンプル容器40の面、或いは、各プリズム面5C、5Dに屈折率を調整するための媒体を介して配置されたサンプル容器40の面で全反射と鏡面7での反射が繰り返されるような角度でプリズム5内に入射させて、各プリズム面5C、5Dにおける全反射のポイントを密となる最適な角度を求める必要がある。
In this case, as described above, the excitation light from the light incident means 10 is applied to the prism surfaces 5C and 5D, the surface of the
上記最適な角度は、プリズム5の面5Cに直接対象物質を配置する場合には、プリズムの材質(特に、屈折率)、長さ寸法Lや厚さ寸法T、対象物質の屈折率を考慮して設定する必要がある。また、図1の装置S1の如くプリズム面5Cにサンプル容器40を配置しこのサンプル容器40内に観察対象物質となる測定サンプルを収容する場合には、上記に加えてサンプル容器40の材質(特に、屈折率)、厚さ寸法等も考慮する必要がある。更に、サンプル容器40を屈折率を調整するための媒体を介してプリズム面5Cに配置する場合には、この屈折率を調整するための媒体の屈折率等も考慮しなければならない。
The optimum angle is determined in consideration of the material of the prism (particularly the refractive index), the length dimension L and the thickness dimension T, and the refractive index of the target substance when the target substance is arranged directly on the
本実施例では、上述したプリズム5の面5Cに直接、測定サンプル(例えば、培養細胞など)を載せた場合における最適な入射角度の決定方法について説明する。この場合、全反射面はプリズム5のプリズム面5Cと検出対象との境界面となる。
In the present embodiment, an optimal incident angle determination method when a measurement sample (for example, a cultured cell) is placed directly on the
先ず、光入射手段10からプリズム5内に或る角度、例えば、図3に示すように37度で励起光を入射させた場合、プリズム面5Cで起こる全反射の角度(全反射角)をスネルの式(数式(1))より求める。
First, when excitation light is incident on the
n1×sinθ1=n2×sinθ2 ・・・(1)
この場合、数式(1)において、n1は空気の屈折率(即ち、1である)、n2はプリズム5の屈折率(上述した1.52)、θ1は光入射手段10からの励起光の入射角度(ここでは37度)、θ2はプリズム5に入射した直後の励起光の角度となるので(図3参照)、
1sin37=1.52sinX
X=23.32
となる。Xは上述したようにプリズム5に入射した直後の励起光の角度であり、プリズム5に入射した直後の励起光の角度とプリズム面5Cで生じる反射の角度(全反射角)との和は、90度となるので、
全反射角+X=90
即ち、
全反射角=90−X
となり、Xに上記算出値を代入すると、
全反射角=90−23.32=66.68
従って、プリズム5に37度の入射角度で光入射手段10から励起光を入射させた場合、プリズムにおける全反射角は66.68度となる。
n1 × sin θ1 = n2 × sin θ2 (1)
In this case, in Equation (1), n1 is the refractive index of air (that is, 1), n2 is the refractive index of the prism 5 (1.52 described above), and θ1 is the incidence of excitation light from the light incident means 10. Since the angle (here 37 degrees) and θ2 is the angle of the excitation light immediately after entering the prism 5 (see FIG. 3),
1sin37 = 1.52sinX
X = 23.32.
It becomes. X is the angle of the excitation light immediately after entering the
Total reflection angle + X = 90
That is,
Total reflection angle = 90-X
When the above calculated value is substituted for X,
Total reflection angle = 90-23.32 = 66.68
Therefore, when the excitation light is incident on the
以上より、光入射手段10からプリズム5内に入射する励起光の入射角度θ1の場合のプリズム面5Cにおける全反射角Aは、励起光入射側の屈折率をn1、プリズム5の屈折率をn2とすると、以下数式(2)から導くことができる。
From the above, the total reflection angle A on the
A=90−sin-1(n1×sinθ1/n2)・・・(2)
次に、前記数式(1)によりプリズム5のプリズム面5Cに対象物質を配置した場合、その対象物質の下面で全反射が起こる角度(全反射角)を求める。この場合、数式(1)において、n1はプリズム5の屈折率(上述した1.52)、n2は測定サンプルの屈折率、θ1は全反射が起こる角度B、θ2は90度となる。
A = 90−sin −1 (n1 × sin θ1 / n2) (2)
Next, when the target substance is arranged on the
ここで、図4に示す如くプリズム5のプリズム面5Cに配置する測定サンプルを水とすると、水の屈折率は1.33であるので、
n1×sinθ1=n2×sinθ2
1.52×sinB=1.33×sin90
sinB=1.33/1.52
B=61.04498
となる。従って、対象物質が水の場合、プリズム面5Cで生じる反射の角度(全反射角)が61.05度以上になると全反射が起こることとなる。
Here, if the measurement sample placed on the
n1 × sin θ1 = n2 × sin θ2
1.52 × sinB = 1.33 × sin90
sinB = 1.33 / 1.52
B = 61.04498
It becomes. Therefore, when the target substance is water, total reflection occurs when the angle of reflection (total reflection angle) generated on the
一方、プリズム5のプリズム面5Cに配置する測定サンプルを、例えば、屈折率が1.38の細胞とすると、
n1×sinθ1=n2×sinθ2
1.52×sinB=1.38×sin90
sinB=1.38/1.52
B=65.216
となる。従って、測定サンプルが屈折率1.38の細胞である場合には、プリズム面5Cで生じる反射の角度(全反射角)が65.22度以上になると全反射が起こることとなる。
On the other hand, if the measurement sample placed on the
n1 × sin θ1 = n2 × sin θ2
1.52 × sinB = 1.38 × sin90
sinB = 1.38 / 1.52
B = 65.216
It becomes. Therefore, when the measurement sample is a cell having a refractive index of 1.38, total reflection occurs when the angle of reflection (total reflection angle) generated on the
以上の結果に基づき、プリズム面5Cで全反射が起こる角度以上となる入射角度の範囲で、プリズム5内に光入射手段10から励起光を入射して、プリズム面5Cに生じる全反射の入射角度依存性について調べた。この結果を、図5乃至図9に示す。図5乃至図9は各入射角度でプリズム5内に励起光を入射した場合にプリズム5内を通過する励起光の光路を示している。尚、図6乃至図9ではプリズム5の面5A及び面5Bに設けられた鏡面7を省略しているが、実際には図5に示すように鏡面7が存在する。
Based on the above results, the incident angle of the total reflection generated on the
図5に示すように、プリズム5に入射角度34度で励起光を入射した場合、プリズム5内に入射した励起光は、当該プリズム5内を充分に繰り返すことなく、太線矢印の如く面5A、5Bの鏡面7が配置されていない部分からすぐに漏れてしまい、プリズム面5C(プリズム面5Dも同様)における全反射のポイントを密にすることができなかった。
As shown in FIG. 5, when the excitation light is incident on the
また、図6はプリズム5に入射角度35度で励起光を入射した場合の結果である。この場合も、前記図7と同様にプリズム5内に入射した励起光は、面5A、5Bの鏡面7が配置されていない部分からすぐに漏れてまうため(図6に示す太線矢印)、プリズム面5C(プリズム面5Dも同様)における全反射のポイントを密にすることができなかった。
FIG. 6 shows the result when the excitation light is incident on the
図7はプリズム5に入射角度36度で励起光を入射した場合の結果である。この場合、面5A、5Bの鏡面7が配置されていない部分からすぐに漏れずに、励起光がプリズム5内をくり返し反射するようになった。従って、プリズム面5C(プリズム面5Dも)における全反射のポイントを比較的密な状態とすることができるようになった。
FIG. 7 shows the result when the excitation light is incident on the
更に、図8はプリズム5に入射角度37度で励起光を入射した場合の結果である。この場合、プリズム5からすぐに漏れずに、励起光がプリズム5内を繰り返し反射するようになった。従って、プリズム面5C(プリズム面5Dも)における全反射のポイントをより密な状態とすることができるようになる。
Further, FIG. 8 shows a result when the excitation light is incident on the
そして、図9はプリズム5に入射角度38度で励起光を入射した場合の結果である。この場合には、プリズム5に入射した励起光は、面5A、5Bの鏡面7で反射することなく、太線矢印で示すように全て面5A、5Bの鏡面7が配置されていない部分から漏れてしまった。
FIG. 9 shows the result when the excitation light is incident on the
以上の結果から、上記プリズム5を用いた場合、図8に示すように入射角度を37度とした場合にプリズム面5C(プリズム面5Dも同様)における全反射のポイントを最も密な状態とすることができることがわかった。
From the above results, when the
他方、図10は、上記プリズム5以外のプリズムを用いた場合に、プリズム面において最も好ましい高密度な全反射を生じさせることができた結果を示している。この場合、用いたプリズムは、上記プリズム5と厚さ寸法が同じで(36mm)、長さ寸法が異なる(77mm)のプリズム6を用いた。また、プリズム6の材質は、上記プリズム5と同じ、BK7(SCHOTT GLASS社製)であり、屈折率も同様に1.52である。
On the other hand, FIG. 10 shows the result that the most preferable high-density total reflection can be generated on the prism surface when a prism other than the
このプリズム6を用いた場合には、図10に示す如く入射角度を40度とした場合にプリズム面6C(プリズム面6Dも同様)における全反射のポイントを最も密な状態とすることができた。
When this
このように、同じ材質のプリズムを用いた場合であっても、厚さ寸法と長さ寸法との比率を変更することで、プリズムにおいて全反射のポイントが変わるため、最適な入射角度が相違することがわかった。そこで、厚さ寸法と長さ寸法の比率の異なる幾つかのプリズムを用いて入射角度とそのとき、プリズム面における全反射のポイントの密度を測定した。その結果を図11に示す。図11は、各比率(長さ寸法/厚さ寸法)のプリズムを用いて、入射角度を変更した場合におけるプリズム面に生じる全反射のポイントの密度、即ち、プリズム面1mm単位辺りにおける全反射の生じた回数を示している。図11において、比率が2.28のプリズムを用い、入射角度36度とした結果(即ち、全反射のポイントの密度0.1433(回/mm))が前記プリズム5を用いた図7の結果に相当し、同比率(2.28)のプリズムを用いて、入射角度を37度とした結果が前記図8の結果に相当する。
Thus, even when prisms of the same material are used, the optimum angle of incidence differs because the point of total reflection changes in the prism by changing the ratio between the thickness dimension and the length dimension. I understood it. Therefore, the angle of incidence and the density of the points of total reflection on the prism surface were measured using several prisms having different thickness and length ratios. The result is shown in FIG. FIG. 11 shows the density of total reflection points generated on the prism surface when the incident angle is changed using prisms of various ratios (length dimension / thickness dimension), that is, total reflection per 1 mm unit of the prism surface. Shows the number of times it occurred. In FIG. 11, the result of FIG. 7 using the
図11において、プリズム面1mm単位辺りにおける全反射の生じた回数が0.09(回/mm)〜0.14(回/mm)である場合には、プリズム面の全面にて全反射を得ることができたが、全反射のポイントを密とすることができなかった。従って、充分な感度を得ることが出来ないものと考えられる。一方、0.14(回/mm)〜0.35(回/mm)となる場合、プリズム面の全面に全反射を得ることができ、且つ、全反射のポイントが比較的密な状態となった。従って、良好な感度を得ることが出来るものと考えられる。更に、プリズム面1mm単位辺りにおける全反射の生じた回数が0.35(回/mm)以上となると、全反射のポイントがより密な状態となった。 In FIG. 11, when the number of total reflections per 1 mm unit of the prism surface is 0.09 (times / mm) to 0.14 (times / mm), total reflection is obtained over the entire prism surface. Although it was possible, the point of total reflection could not be made dense. Therefore, it is considered that sufficient sensitivity cannot be obtained. On the other hand, in the case of 0.14 (times / mm) to 0.35 (times / mm), total reflection can be obtained over the entire prism surface, and the points of total reflection are relatively dense. It was. Therefore, it is considered that good sensitivity can be obtained. Furthermore, when the number of total reflections in the unit of 1 mm of the prism surface was 0.35 (times / mm) or more, the points of total reflection became more dense.
図12に、上記図11のプリズム面1mm単位辺りにおける全反射の生じた回数が0.09(回/mm)〜0.14(回/mm)を1、0.14(回/mm)〜0.35(回/mm)を2、0.35(回/mm)以上を3としてプリズム面における全反射のポイントの密度を1〜3で評価した。このように、各プリズムに応じて、図12に示す密度の評価値が2以上となるような入射角度を選択することで、広範囲にわたって感度の良好な観察面を得ることができるようになり、好ましくは、密度の評価値が3となるような入射角度を選択することで、広範囲で、且つ、より高感度な観察面を得ることができる。 In FIG. 12, the number of total reflections per 1 mm unit of the prism surface in FIG. 11 is 0.09 (times / mm) to 0.14 (times / mm), 0.14 (times / mm) to The density of the points of total reflection on the prism surface was evaluated from 1 to 3, with 0.35 (times / mm) being 2, and 0.35 (times / mm) being 3 or more. In this way, according to each prism, by selecting an incident angle such that the density evaluation value shown in FIG. 12 is 2 or more, it becomes possible to obtain an observation surface with good sensitivity over a wide range, Preferably, by selecting an incident angle such that the density evaluation value is 3, it is possible to obtain a wider and more sensitive observation surface.
次に、反射パターン別の光の反射ポイントのずれと全面全反射の効率について説明する。図23は、面5Aに構成された鏡面7の下側から励起光を入射した場合の反射パターン、図24は、面5Aの鏡面7の上側から励起光を入射した場合の反射パターンの一例を示している。図23の場合、光入射手段10により面5Aからプリズム5内に励起光を入射すると、入射した励起光は、プリズム面5Dで全反射し、次いで、面5Bの鏡面7で反射して、プリズム面5Cで全反射した後、面5Aに戻る。そして、面5Aの鏡面で反射し、再びプリズム面5Dで全反射を起こし、これらの過程を繰り返しながら全面全反射の状態を形成する。面5Aでの最初の入射ポイントと、プリズム面5D、面5B及びプリズム面5Cを経た後、再び面5Aに戻り、この面5Aで反射するポイントとのずれをkとすると、プリズム5の厚さ寸法Tと、プリズム5の長さ寸法L、光入射手段10からプリズムに入射する光の入射角度θの関係は、以下の数式(3)で表すことができる。
Next, the deviation of the reflection point of light for each reflection pattern and the efficiency of the total reflection will be described. FIG. 23 shows a reflection pattern when excitation light is incident from below the
k=2×[T−L×tan{sinー1(n1/n2×sinθ)}]・・・(3)
ここで、光入射手段10から照射される励起光の光線密度が光線内で一定であると仮定すると、励起光の幅(光線幅)とkとの間には以下の関係がある。即ち、図23の如く面5Aに構成された鏡面7の下側から励起光を入射すると、数式(3)にて算出されるkを、k<0、或いは、k=0とした場合、プリズム5に入射した励起光は1回の全反射の後、全ての光が漏れる。また、0<k<励起光の幅とすると、密な全反射ポイントを得ることができるが一部の光が漏れる。全反射のポイントの密度のみを考慮するとkの値が0に近いほど全反射のポイントが増えるが漏れる光も多くなる。k=励起光の幅とすると、光が漏れることなく密な全反射を得ることができ、光の漏れを無くした最も効率のよい全反射面を得ることができる。更に、k>励起光の幅とすると、プリズム5内に全反射のポイントを得ることができるが、kと励起光の幅の差が大きくなるに伴い、全反射の密度が低下する。
k = 2 × [TL × tan {sin−1 (n1 / n2 × sin θ)}] (3)
Here, assuming that the light beam density of the excitation light emitted from the light incident means 10 is constant within the light beam, the following relationship exists between the width (light beam width) of the excitation light and k. That is, when excitation light is incident from the lower side of the
一方、図24の如く面5Aの鏡面7の上側から励起光を入射すると、数式(3)にて算出されるkを−k<0、或いは、−k=0とした場合、プリズム5に入射した励起光は1回の全反射の後、全ての光が漏れる。また、0<−k<励起光の幅とすると、密な全反射ポイントを得ることができるが一部の光が漏れる。全反射のポイントの密度のみを考慮すると−kの値が0に近いほど全反射のポイントが増えるが漏れる光も多くなる。−k=励起光の幅とすると、光が漏れることなく密な全反射を得ることができ、光の漏れを無くした最も効率のよい全反射面を得ることができる。更に、−k>励起光の幅とすると、プリズム5内に全反射のポイントを得ることができるが、−kと励起光の幅の差が大きくなるに伴い、全反射の密度が低下する。
On the other hand, when the excitation light is incident from above the
このように、光入射手段10からプリズム5に入射する励起光の幅とkをより近づけることで、全反射のポイントを密にして、光の漏れを無くした効率の良い全反射面を得ることができる。従って、広範囲に渡って高感度の観察面を得ることができるようになる。
In this way, by making the width of the excitation light incident on the
以上詳述した如く面7が構成された面5A、5Bに交差するプリズム面5C、5Dでの全反射と鏡面7での反射がプリズム5内で繰り返されるように光入射手段10から励起光プリズムに入射する励起光の入射角度を決めることで、プリズム面5C、5Dでより多くの全反射を高密度で生じさせて、プリズム面5C、5Dの広範囲の領域で簡便に全反射によるエバネッセント波を得ることができるようになる。
As described in detail above, from the light incident means 10 to the excitation light prism so that total reflection on the prism surfaces 5C and 5D intersecting the
これにより、当該エバネッセント波発生装置1を用いて測定サンプルの観察が広範囲、且つ、高密度で実現可能となる。即ち、当該エバネッセント波発生装置1をエバネッセント波発生装置のプリズム面にて発生するエバネッセント波により得られる散乱光や蛍光を検出する手段を備えた観察装置に適用することで、当該エバネッセント波発生装置1を用いて散乱光や蛍光を発生し、これを検出することが可能となる。従って、従来の装置のような局所的な観察範囲でなく、広い範囲に渡って高感度で測定サンプルを観察できる観察装置を構築することができる。
As a result, the observation of the measurement sample using the
尚、図5乃至図12に示す上記結果はプリズム面5Cに直接水と細胞を乗せた場合における結果である。従って、プリズム面5Cに直接配置することができない測定サンプル、例えば、培養容器中の細胞などを観察するには、図1の観察装置S1のようにプリズム5の上面にサンプル容器40を載せて、測定サンプルをこの容器40内に収容することが好ましい。
The above results shown in FIGS. 5 to 12 are results when water and cells are directly placed on the
しかしながら、上記の場合には、プリズム面5Cとサンプル容器40底面とを密着させることが困難となり、全反射面がプリズム面5Cとなって、当該プリズム面5Cで発生したエバネッセント波がサンプル容器40内の測定サンプルに到達し難くなる恐れがあった。
However, in the above case, it becomes difficult to bring the
そこで、上記の如くサンプル容器40を用いる場合には、プリズム5の面5Cとサンプル容器40とを密着させるためにサンプル容器40と面5Cとの間に屈折率を調整するための媒体を挿入することが望ましい。このように、サンプル容器40とこの容器40が設置される面5Cとの間に媒体を挿入することで、面5Cとサンプル容器40とを密着させて屈折率を調節でき、且つ、サンプル容器40と測定サンプルの境界面で全反射を起こすことができるようになる。
Therefore, when the
尚、上述のようにサンプル容器40と面5Cとの間に媒体を挿入する場合には、このサンプル容器40の屈折率と上記媒体の屈折率も考慮して最適な入射角度を決定する必要がある。また、この際に媒体の屈折率と測定サンプルの屈折率の差で全反射の角度が変わるので(測定サンプルと媒体が直接接触しているとき)、その点にも留意する必要がある。この場合、媒体の屈折率は測定サンプルの屈折率より大きいことが必須条件となる。特に、プリズム5と略同一の屈折率を持つ媒体を用いるのが好ましいが、測定サンプルとの境界面で全反射するように注意して媒体を選択する必要がある。媒体としては、前述したようにオイル(イマルジョンオイルなど)、ショ糖や食塩などの水溶液、ゲル、シリコン等が考えられる。
When the medium is inserted between the
尚、本発明のプリズムは、実施例に示す形状及び大きさに限定されるものでなく、例えば、図32乃至図36に示す形状のものを用いることも可能である。即ち、本発明では、一組の平行に対向する二面とこの二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムであって、何れかの二面のうちの何れか一面に光入射部が形成され、この光入射部を除く部分とこの一面と平行に対向する面に鏡面7が構成されたものであればどのような形状であっても有効である。
The prism of the present invention is not limited to the shape and size shown in the embodiment, and for example, the prism shown in FIGS. 32 to 36 can be used. That is, in the present invention, a prism having a pair of parallel opposing surfaces and at least one pair of parallel opposing surfaces orthogonal to the two surfaces, any one of the two surfaces. Any shape is effective as long as a light incident portion is formed on the
更に、本実施例ではプリズム5の一組の平行に対向する二面5A、5Bに鏡面7を構成するものとしたが、面5A、5Bに加えて、図37に示すように上記二面5A、5Bに直交する一組の二面5C、5Dのうちの何れか一面(図37では面5D)も鏡面7とすることもできる。この場合、一面5C、若しくは、当該一面5Cに直接配置されたサンプル容器40面、或いは、一面5Cに媒体を介して配置されたサンプル容器40面のみで光が全反射することとなる。特に、全反射させる面にゴミなどの不純物が付着すると、そこで光の散乱が起こり難くなり、全反射が得られなくなるという不都合が生じることとなる。そこで、図37の如く、観察に用いる面5Cと平行に対向する面5Dも鏡面とすることで、全反射を面5C、若しくは、当該面5Cに直接配置されたサンプル容器40面、或いは、媒体を介して配置されたサンプル容器40面のみとし、光の伝達の不具合が生じる不都合を極力抑えることができるようになる。
Furthermore, in the present embodiment, the
尚、上記実施例に示す観察装置S1は一つの光フィルタ46を備えるものとしたが、これに限らず、図13に示すように複数の光フィルタを有する光フィルタ切替手段30を備えるものとしても差し支えない。具体的に、図13に示す観察装置S2は、エバネッセント波発生装置1により発せられたエバネッセント波を測定サンプル(例えば、培養細胞)が収容されたサンプル容器40の下面から照射することにより、散乱光や蛍光を発生させ、サンプル容器40の一方(図13では上方)に配置された対物レンズ45、光フィルタ切替手段30に設けられた何れかの光フィルタを順次通過させて、散乱光や蛍光から特定の波長の光を除去したものをCCDカメラやフォトダイオード等の受光素子49にて検出して撮像する構成とされている。尚、図13において前記図1乃至図12と同一の符号が付されたものは、同様、或いは、類似の効果又は作用を奏するものであるため、ここでは説明を省略する。
The observation device S1 shown in the above embodiment is provided with one
この光フィルタ切替手段30は、上記受光素子49にて検出する散乱光や蛍光を選別するためのものである。本実施例の光フィルタ切替手段30は、散乱光や蛍光を波長に応じて選択的に通過させる複数種類の光フィルタを備えたターレット式の光フィルタターレットにて構成されている。
The optical filter switching means 30 is for selecting scattered light and fluorescence detected by the
具体的に、本実施例の光フィルタターレットは、図14に示すように回転モータ31にて回転可能に構成された円盤状の基板32に、この基板32の中心から放射状、且つ、等間隔に4つの光フィルタ35〜38が配置され、基板32の中心部に一端が取り付けられた回転軸33を介して回転モータ31により回転可能に設けられている。そして、図14において回転軸33の右側(図14では光フィルタ35の位置)が本実施例の観察装置S2における使用位置とされている。即ち、回転モータ31により基板32を回動させて、所定の使用位置(図14の光フィルタ35の位置)に移動させることで、散乱光や蛍光を波長に応じて各光フィルタ35〜38を選択的に使用することができる。このように、本実施例の観察装置S2は、散乱光や蛍光を波長に応じて選択的に通過させる複数種類の光フィルタ35〜38を備えるので、観察の目的等に応じて検出する波長を自在に選択することができる。
Specifically, the optical filter turret of the present embodiment is arranged on a disk-shaped
尚、実施例では、光フィルタ切替手段30として上記のように光フィルタターレットを用いものとしたが、請求項4に記載のフィルタはこれに限定されるものでない。即ち、請求項4の発明は、散乱光や蛍光を波長に応じて選択的に通過させる複数種類のフィルタを備えたものであれば良く、例えば、図15に示すように板状の基板39に複数の光フィルタ(図15では3つの光フィルタ35〜37)が長手方向で等間隔に配置され、長手方向に移動可能に構成したラックピニオン式の切替装置を用いても差し支えない。また、それ以外に、手動で複数種類のフィルタを切り替えるスライド式のものを用いるものとしても構わない。
In the embodiment, the optical filter turret is used as the optical filter switching means 30 as described above, but the filter according to
また、上記各実施例に示すエバネッセント波発生装置1において、励起光の入射位置を移動可能に構成することも可能である。励起光の入射位置を移動する方向としては、図16及び図17に示すX軸方向(即ち、長さL方向)と、Y軸方向の2つの方向が考えられる。尚、図16は図1或いは図13のプリズム5とサンプル容器40の斜視図であり、図17は図16のサンプル容器40の平面図である。
In the
この場合、プリズム5自体をX軸方向、或いは、Y軸方向に移動可能に構成しても良いし、サンプル容器40を移動可能に構成しても良い。また、光入射手段10が、励起光の入射位置を移動する手段を備えるものとしても良い。
In this case, the
例えば、Y軸方向に励起光の入射位置を移動可能とする場合には、光入射手段10が図18に示すようにスキャン装置70(即ち、励起光の入射位置を移動する手段)を備えて、このスキャン装置70を図18に矢印に示す方向に移動させるビームスキャン方式により、励起光源72からの励起光の入射位置をY軸方向に移動するものとすることができる。
For example, when the incident position of excitation light can be moved in the Y-axis direction, the light incident means 10 includes a scanning device 70 (that is, means for moving the incident position of excitation light) as shown in FIG. The incident position of the excitation light from the
また、図19に示すようにガルバノミラー75を設けて、光入射手段10の励起光源72からの励起光をガルバノミラー75を介してプリズム5内に入射するよう構成しても構わない(ガルバノミラーによるスキャン方式)。この場合、ガルバノミラー75を図19に矢印で示す方向に移動することで、励起光源72からの励起光の入射位置をY軸方向に移動することができる。
Further, as shown in FIG. 19, a
一方、上記各実施例に示すエバネッセント波発生装置1において、光入射手段10は、励起光を拡幅する手段を備えて、この手段により、励起光の幅を変更可能に構成するものとしても差し支えない。例えば、図20に示すようにビームエクスパンダ78を設ければ、励起光源72からの励起光を当該ビームエクスパンダ78にて拡幅することができるようになる(ビームエクスパンダ光学系による拡幅方法)。
On the other hand, in the
更にまた、上記実施例1に示すエバネッセント波発生装置1の光入射手段10からの励起光の波長を変更可能に構成しても良い。具体的には、例えば、図21に示すように波長の異なる励起光源を2つ以上備えて(図21では励起光源1と励起光源2の2つ)、これらを選択的に使用できるように移動可能に設けるものとしても良いし、図22に示すように励起光源1からの励起光を光ファイバ80を介してコリメートレンズ82に導き、同様に励起光源2からの励起光を光ファイバ81を介してコリメートレンズ82に導くように構成することで、当該コンメートレンズ82の位置を移動し、2つ以上の励起光源(図22では励起光源1と励起光源2の2つ)を選択的に使用することができる。
Furthermore, the wavelength of the excitation light from the light incident means 10 of the
尚、各実施例では、測定サンプルをプリズム面5Cに載せるものとしたが、実際には鏡面7を構成した面5A、5Bに交差する一対の対向面5C、5Dで励起光が全反射するので、このプリズム面5Dを用いることも可能である。しかしながら、各実施例のエバネッセント波発生装置1においてプリズム面5Dは下面となるため、実際には当該面5Dを用いることは困難である。従って、各実施例のエバネッセント波発生装置1では、上面となるプリズム面5Cを用いることが好ましい。
In each embodiment, the measurement sample is placed on the
S1、S2 観察装置
1 エバネッセント波発生装置
5、6 プリズム
5A、5B 面
5C、5D プリズム面
7 鏡面
8 入射部
10 光入射手段
20 光検出手段
30 光フィルタ切替手段
31 回転モータ
32、39 基板
33 回転軸
35〜38、46 光フィルタ(フィルタ)
40 サンプル容器
45 対物レンズ
47 結像レンズ
48 CCDカメラ
S1,
40
Claims (5)
該二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、
前記何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度で前記プリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、
前記一面の光入射部を除く部分と該一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、
前記光入射手段は、前記光入射部を持つ面に直交する前記一組の二面での全反射と前記鏡面での反射とが前記プリズム内で繰り返される角度にて該プリズム内に光を入射することを特徴とするエバネッセント波発生装置。 A pair of parallel opposing surfaces;
A prism having at least one pair of parallel opposing two surfaces orthogonal to the two surfaces;
A light incident means for entering light into the prism at a predetermined angle from any one of the two surfaces;
The portion excluding the light incident part on one surface and the surface facing in parallel with the one surface are configured as mirror surfaces,
The light incident means makes light incident on the prism at an angle at which total reflection on the set of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion and reflection on the mirror surface are repeated in the prism. The evanescent wave generator characterized by performing.
該二面に直交する少なくとも一組の平行に対向する二面を持つプリズムと、
前記何れかの二面のうちの何れか一面から所定の角度で前記プリズム内に光を入射する光入射手段とを備え、
前記一面の光入射部を除く部分と該一面と平行に対向する面とは、鏡面で構成されると共に、
前記光入射手段は、前記光入射部を持つ面に直交する前記一組の二面のうちの何れか一面と該一面と平行に対向する一面に直接配置された容器面、若しくは、前記光入射部を持つ面に直交する前記一組の二面のうちの何れか一面と該一面と平行に対向する一面に媒体を介して配置された容器面での全反射と前記鏡面での反射とが前記プリズム内で繰り返される角度にて該プリズム内に光を入射することを特徴とするエバネッセント波発生装置。 A pair of parallel opposing surfaces;
A prism having at least one pair of parallel opposing two surfaces orthogonal to the two surfaces;
A light incident means for entering light into the prism at a predetermined angle from any one of the two surfaces;
The portion excluding the light incident part on one surface and the surface facing in parallel with the one surface are configured as mirror surfaces,
The light incident means is either a container surface disposed directly on one surface of the pair of two surfaces orthogonal to the surface having the light incident portion and facing the one surface in parallel, or the light incident Total reflection on the container surface disposed via a medium on one surface of the pair of two surfaces orthogonal to the surface having the portion and one surface facing the one surface in parallel with the reflection on the mirror surface An evanescent wave generator, wherein light is incident on the prism at an angle repeated in the prism.
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