JP3940995B2 - 画像読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システム等に共通して使用することのできる画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射線が照射されると、放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用いて、被写体を透過した放射線のエネルギーを、蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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、放射線画像を再生するように構成された放射線画像診断システムが知られている（たとえば、特開昭５５−１２４２９号公報、同５５−１１６３４０号公報、同５５−１６３４７２号公報、同５６−１１３９５号公報、同５６−１０４６４５号公報など。）。
【０００３】
また、同様な輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用い、放射性標識を付与した物質を、生物体に投与した後、その生物体あるいはその生物体の組織の一部を試料とし、この試料を、輝尽性蛍光体層が設けられた蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより、放射線エネルギーを輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波によって、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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などの表示手段上あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、画像を再生するように構成されたオートラジオグラフィ画像検出システムが知られている（たとえば、特公平１−６０７８４号公報、特公平１−６０７８２号公報、特公平４−３９５２号公報など）。
【０００４】
さらに、光が照射されると、そのエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された光のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、光の検出材料として用い、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、蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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、放射線画像を再生して、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画像検出システムが知られている（たとえば、米国特許第５，０２８，７９３号、英国特許出願公開ＧＢ第２，２４６，１９７Ａなど。）。
【０００５】
また、電子線あるいは放射線が照射されると、電子線あるいは放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された電子線あるいは放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、電子線あるいは放射線の検出材料として用い、金属あるいは非金属試料などに電子線を照射し、試料の回折像あるいは透過像などを検出して、元素分析、試料の組成解析、試料の構造解析などをおこなったり、生物体組織に電子線を照射して、生物体組織の画像を検出する電子顕微鏡による画像検出システム、放射線を試料に照射し、得られた放射線回折像を検出して、試料の構造解析などをおこなう放射線回折画像検出システムなどが知られている（たとえば、特開昭６１−５１７３８号公報、特開昭６１−９３５３８号公報、特開昭５９−１５８４３号公報など）。
【０００６】
これらの蓄積性蛍光体シートを画像の検出材料として使用するシステムは、写真フイルムを用いる場合とは異なり、現像処理という化学的処理が不必要であるだけでなく、得られた画像データに画像処理を施すことにより、所望のように、画像を再生し、あるいは、コンピュータによる定量解析が可能になるという利点を有している。
【０００７】
他方、オートラジオグラフィシステムにおける放射性標識物質に代えて、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光画像検出（fluorescence) システムが知られている。このシステムによれば、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ＤＮＡ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、励起光により、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、励起光によって、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って、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。この蛍光画像検出システムは、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。
【０００８】
これらのオートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システム、放射線回折画像検出システム、蛍光画像検出システムは、同様の目的に使用されるものであるため、これらのシステムに共通して、使用できる画像読取装置の開発が望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、蓄積性蛍光体シートを用いたオートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システムに共通して使用可能な画像読取装置がすでに提案されている。
【００１０】
これらのシステムに使用される画像読取装置にあっては、輝尽性蛍光体層を備えた蓄積性蛍光体シートや、蛍光物質によって標識された試料を含んだ転写支持体やゲル支持体等の画像担体に励起光を照射するとともに、輝尽性蛍光体層に含まれた輝尽性蛍光体が励起されて放出した輝尽発光光あるいは試料を標識している蛍光物質が励起されて放出した蛍光等の画像担体から発せられた光を集光するための光学ヘッドを備え、画像担体上を走査するために、該光学ヘッドが画像担体と平行な面内を二次元的に移動可能と構成された画像読取装置が提案されている。
【００１１】
光学ヘッドとしては、平面ミラーと凸レンズを備えたものが提案されている。この光学ヘッドは、励起光を平面ミラーにより画像担体に向けて反射し、凸レンズを介して画像担体に照射するとともに、画像担体からの発光光を、凸レンズで集光し、平面ミラーを介して光検出器に導くものである。ここで凸レンズは、画像担体を照射する励起光源からの励起光を絞る役割と、画像担体からの発光光を集光する役割とを担うものであり、凸レンズの焦点位置が画像担体面となるように配置させ、該凸レンズが画像担体からの発光光を平行な光として平面ミラーに入射させるよう構成されている。一方、励起光としては、一般に小径のレーザ光を用いており収束性もよいが、より鮮鋭度の高い画像を得るためには、該励起光のビームウェスト位置を画像担体面と一致させることが望ましい。しかしながら、励起光のビームウェスト位置と凸レンズの焦点位置とは必ずしも一致していないため、ビームウェスト位置が画像担体面よりも凸レンズ側に位置することがある。ここで励起光のビームウェスト位置と画像担体面を近づけようとすると、焦点位置が画像担体面から凸レンズと反対側の位置へずれる。このように焦点位置がずれた場合、凸レンズにより発光光を平行な光とすることができなくなり、発光光を発散光状態で平面ミラーに入射させることになる。この場合、光検出器に発光光を十分に集光することができず、画像読取装置としての感度の低下を招く虞がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、感度低下を防止し、良好な画像信号を得ることができる、オートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システム等に共通して使用することのできる画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取装置は、光ビームを発する少なくとも１つの励起光源と、画像担体が載置されるステージと、前記画像担体が発した光を光電的に検出する光検出手段と、前記励起光源から発せられた光ビームを前記ステージに載置された前記画像担体上に照射し、かつ、前記画像担体から発せられた光を集光して、前記光検出手段に導く光学ヘッドとを備え、前記ステージと前記光学ヘッドとが、互いに平行な面内を二次元的に相対的に移動可能に構成された光学ヘッドとを備えてなる画像読取装置において、
前記光学ヘッドが、前記励起光源から発せられ前記ステージと平行に進行する光ビームを前記画像担体に向けて反射する凹面ミラーと、該反射された光ビームを収束させて前記画像担体上に照射させるレンズとからなり、該レンズと前記凹面ミラーが、前記画像担体から発せられた光を前記光検出手段に導くものであることを特徴とするものである。
【００１４】
「前記ステージと前記光学ヘッドとが、互いに平行な面内を二次元的に相対的に移動可能に構成」とは、ステージを固定し、光学ヘッドをステージに対して相対的に移動させる構成であってもよいし、光学ヘッドを固定し、ステージを光学ヘッドに対して移動させる構成であってもよい、さらには、両者を互いに移動可能とし、互いに相対的に移動させる構成であってもよい。
【００１５】
前記画像担体としては、蛍光画像検出システムによって生成された蛍光物質の画像を担持した支持体、オートラジオグラフィ画像を担持した蓄積性蛍光体シート、電子顕微鏡画像を担持した蓄積性蛍光体シート、放射線回折画像を担持した蓄積性蛍光体シートおよび化学発光画像を担持した蓄積性蛍光体シートが挙げられる。
【００１６】
ここで、オートラジオグラフィ画像、電子顕微鏡画像または放射線回折画像を、蓄積性蛍光体手段とに担持させるために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、放射線または電子線のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している放射線または電子線のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではないが、可視光波長域の光によって励起可能であるものが好ましい。具体的には、たとえば、特開昭５５−１２１４５号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体（Ｂａ１−ｘ，Ｍ２＋ｘ）ＦＸ：ｙＡ（ここに、Ｍ２＋はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎおよびＣｄからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ＡはＥｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、ＹｂおよびＥｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の３価金属元素、ｘは０≦ｘ≦０．６、ｙは０≦ｙ≦０．２である。）、特開平２−２７６９９７号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体ＳｒＦＸ：Ｚ（ここに、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ＺはＥｕまたはＣｅである。）、特開昭５９−５６４７９号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体ＢａＦＸ・ｘＮａＸ’：ａＥｕ２＋（ここに、ＸおよびＸ’はいずれも、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、ｘは０＜ｘ≦２、ａは０＜ａ≦０．２である。）、特開昭５８−６９２８１号公報に開示されたセリウム付活三価金属オキシハロゲン物系蛍光体であるＭＯＸ：ｘＣｅ（ここに、ＭはＰｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、ＸはＢｒおよびＩのうちの一方あるいは双方、ｘは、０＜ｘ＜０．１である。）、特開昭６０−１０１１７９号公報および同６０−９０２８８号公報に開示されたセリウム付活希土類オキシハロゲン物系蛍光体であるＬｎＯＸ：ｘＣｅ（ここに、ＬｎはＹ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の希土類元素、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ｘは、０＜ｘ≦０．１である。）および特開昭５９−７５２００号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体ＭIIＦＸ・ａＭＩ Ｘ’・ｂＭ'II Ｘ''２ ・ｃＭIII Ｘ'''３ ・ｘＡ：ｙＥｕ２＋（ここに、ＭIIはＢａ、ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、ＭI はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属元素、Ｍ’IIはＢｅおよびＭｇからなる群より選ばれる少なくとも一種の二価金属元素、ＭIII はＡｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＴｌからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、Ａは少なくとも一種の金属酸化物、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、Ｘ’、Ｘ''およびＸ''' はＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、ａは、０≦ａ≦２、ｂは、０≦ｂ≦１０−２、ｃは、０≦ｃ≦１０−２で、かつ、ａ＋ｂ＋ｃ≧１０−２であり、ｘは、０＜ｘ≦０．５で、ｙは、０＜ｙ≦０．２である。）が、好ましく使用し得る。
【００１７】
また、化学発光画像を、蓄積性蛍光体シートとに担持させるために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、可視光波長域の光のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している可視光波長域の光のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではないが、たとえば、金属ハロリン酸塩系蛍光体、希土類元素付活硫化物系蛍光体、アルミン酸塩系蛍光体、珪酸塩系蛍光体、フッ化物系蛍光体およびこれらの二または三以上の混合物からなる群より選ばれたものが、好ましく使用される。これらの中では、希土類元素付活硫化物系蛍光体が好ましく、とくに、米国特許第５，０２９，２５３号明細書、同第４，９８３，８３４号明細書に開示された希土類元素付活アルカリ土類金属硫化物系蛍光体が好ましく使用される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の画像読取装置は、光学ヘッドに、レンズと凹面ミラーを備えたことにより、レンズと平面ミラーのみの光学ヘッドと比較して、励起光のビームウェスト位置を画像担体面に近付けて鮮鋭度を向上させることができるとともに、画像担体からの発光光を効率よく集光することができる。レンズと平面ミラーからなる光学ヘッドでは、画像担体とレンズの焦点位置がずれた場合に、画像担体からの発光光をレンズの屈折力のみでは平行な光もしくは集束光とすることができず、発光光が発散光の状態で平面ミラーに入射されるため、平面ミラーで反射した光はさらに発散しつつ進行してしまうが、本発明においては平面ミラーに代えて凹面ミラーを備えたことにより、発散光の状態で入射した発光光を収束させることができるので光検出手段に効率良く導光することができる。集光率を向上させることができるため、結果として良好な感度で画像読取りを行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図であり、図２はヘッドの拡大側断面図を示す図であり、図３はフォトマルチプライア近傍の詳細を示す略斜視図である。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態にかかる画像読取装置１００は、画像担体２２を載置するガラス基板２１を備えたステージ２０と、画像担体２２上に励起光４を照射するとともに、画像担体から発せられた発光光２５を集光するための光学ヘッド１５と、複数の光源を備え、選択的に励起光４を発生させる光源光学系５０と、発光光２５を検出する光検出手段であるフォトマルチプライア３０と、光源光学系５０の光を光学ヘッド１５に導光するとともに、発光光２５をフォトマルチプライア３０に導光するための光学手段６０とを備えてなる。
【００２１】
光源光学系５０は、６４０ｎｍの波長のレーザ光４を発する第１のレーザ励起光源１と、５３２ｎｍの波長のレーザ光４を発する第２のレーザ励起光源２と、４７３ｎｍの波長のレーザ光４を発する第３のレーザ励起光源３とを備えており、本実施形態においては、第１のレーザ励起光源１は、半導体レーザによって構成され、第２のレーザ励起光源２および第３のレーザ励起光源３は、いずれも、半導体レーザおよび第二高調波生成（Second Harmonic Generation) 素子によって構成されている。また光源光学系５０は、複数の励起光源１、２、３からのレーザ光４を平行な光とするためのコリメータレンズ５、１０、１１、レーザ光４を光学手段６０へ導くためのミラー６、９およびダイクロイックミラー７、８を備えている。
【００２２】
第１のレーザ励起光源１により発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ５によって、平行な光とされた後、ミラー６によって反射される。第１のレーザ励起光源１によって発生されたレーザ光４の光路には、６４０ｎｍのレーザ光４を透過し、５３２ｎｍの波長の光を反射する第１のダイクロイックミラー７および５３２ｎｍ以上の波長の光を透過し、４７３ｎｍの波長の光を反射する第２のダイクロイックミラー８が設けられており、第１のレーザ励起光源１により発生され、ミラー６によって反射されたレーザ光４は、第１のダイクロイックミラー７および第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００２３】
他方、第２のレーザ励起光源２より発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ１０によって、平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７によって反射されて、その向きが９０度変えられ、第２のダイクロイックミラー８を透過して、ミラー９に入射する。
【００２４】
さらに、第３のレーザ励起光源３から発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ１１によって、平行な光とされた後、第２のダイクロイックミラー８によって反射されて、その向きが９０度変えられ、ミラー９に入射する。
【００２５】
ミラー９に入射したレーザ光４は、ミラー９によって反射され、後述の光学手段６０のミラー１２に入射する。
【００２６】
図２に拡大断面図を示すように、光学ヘッド１５は、凹面ミラー１６と、非球面レンズ１７を備えており、画像担体面に平行に進行し、光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によってステージ２０のガラス板２１上にセットされた画像担体２２の表面上に集光される。このレーザ光４の照射により画像担体２２から発光された発光光２５は、非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６に入射されて、凹面ミラー１６によってさらに集光されると共に、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、略平行な光とされて、後述の光学手段６０の凹面ミラー１８に入射される。
【００２７】
光学ヘッド１５は、レーザ光４のビームウェストが画像担体２２の表面近傍となるように配置されており、レンズ１７の焦点Ｆは画像担体２２の面に対して光学ヘッド１５と反対側に位置している。このとき、画像担体２２から発せられた発光光２５は、レンズ１７の屈折力では平行光とすることができないため凹面ミラー１６に発散光状態で入射するが、該凹面ミラー１６の作用によりさらに集光されて略平行な光として反射される。発光光２５が光学ヘッド１５から発散光として出射されると光学手段６０を経てフォトマルチプライア３０において検出される発光光の光量が低下し、読取り感度の低下に繋がる恐れがあるが、凹面ミラー１６とレンズ１７を備えた本光学ヘッド１５を用いればこれを回避することができる。
【００２８】
なお、光学ヘッド１５は、後述の走査機構によって、図１において、Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成されており、光学ヘッド１５の移動により画像担体２２の全面がレーザ光４によって走査される。
【００２９】
光学手段６０は、励起光４と発光光２５を分岐させるための、ミラー１２、中央部に穴１３を有する凹面ミラーからなる穴開きミラー１４および凹面ミラー１８、およびフォトマルチプライア３０に選択的に光を入射させるためのフィルタユニット２８とを備えてなる。
【００３０】
光源光学系５０のミラー９で反射されて、ミラー１２に入射されたレーザ光４は、該ミラー１２によって反射され、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射し、該凹面ミラー１８によって反射されて、光学ヘッド１５に入射する。
【００３１】
また、画像担体２２から発せられ、光学ヘッド１５の凹面ミラー１６によって反射され凹面ミラー１８に入射した発光光２５は、凹面ミラー１８によって反射されて、穴開きミラー１４に入射する。
【００３２】
穴開きミラー１４に入射した発光光２５は、図３に示されるように、該穴開きミラー１４によって、下方に反射されて、フィルタユニット２８に入射し、所定の波長の光がカットされて、フォトマルチプライア３０に入射し、光電的に検出される。
【００３３】
図３に示されるように、フィルタユニット２８は、４つのフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えており、フィルタユニット２８は、フィルタユニットモータ（図示せず）によって、矢印Ｚ方向に移動可能に構成されている。
【００３４】
フィルタ部材３１ａは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、６４０ｎｍの波長の光をカットし、６４０ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３５】
フィルタ部材３１ｂは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第２のレーザ励起光源２を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３６】
フィルタ部材３１ｃは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第３のレーザ励起光源３を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、４７３ｎｍの波長の光をカットし、４７３ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３７】
フィルタ部材３１ｄは、画像担体２２が蓄積性蛍光体シートである場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、蓄積性蛍光体シートに含まれた輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から発せられた輝尽光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質のフィルタを備えている。
【００３８】
したがって、画像担体２２の種類および蛍光色素の種類に応じて、レーザ励起光源を選択するとともに、それに応じたフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを選択的に、フォトマルチプライア３０の前面に位置させることによって、フォトマルチプライア３０は、検出すべき光のみを光電的に検出することができる。
【００３９】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００４０】
図４は、光学ヘッド１５の走査機構の略平面図である。図４においては、簡易化のため、光学ヘッド１５を除く光学系ならびレーザ光４および発光光２５の光路は省略されている。
【００４１】
図４に示されるように、光学ヘッド１５を走査する走査機構は、基板４０、該基板４０上に設けられた副走査パルスモータ４１と一対のレール４２、４２、およびレール４２、４２上を矢印Ｙで示された副走査方向に移動可能な光学ヘッド支持基板４３を備えてなる。
【００４２】
光学ヘッド支持基板４３には、ねじが切られた穴（図示せず）が形成されており、この穴内には、副走査パルスモータ４１によって回転されるねじが切られたロッド４４が係合している。
【００４３】
さらに、光学ヘッド支持基板４３上には、主走査パルスモータ４５が設けられ、主走査パルスモータ４５はエンドレスベルト４６を駆動可能に構成されている。光学ヘッド１５は、エンドレスベルト４６に固定されており、主走査パルスモータ４５によって、エンドレスベルト４６が駆動されると、矢印Ｘで示された主走査方向に移動されるように構成されている。なお、光学ヘッド１５には、該光学ヘッド１５の主走査方向における位置を検出するリニアエンコーダ４７が備えられており、光学ヘッド支持基板４３には、リニアエンコーダ４７用のスリット４８が設けられている。
【００４４】
したがって、主走査パルスモータ４５によって、エンドレスベルト４６が主走査方向Ｘに駆動され、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３が副走査方向Ｙに移動されることによって、光学ヘッド１５は、図１および図４において、Ｘ−Ｙ方向に移動され、レーザ光４によって、画像担体２２の全面が走査される。
【００４５】
本実施形態にかかる画像読取装置は、ゲル支持体あるいは転写支持体などに記録された蛍光色素によって標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像および蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読取り可能に構成されており、読取りがなされる画像担体２２としては、ゲル支持体あるいは転写支持体の場合と、蓄積性蛍光体シートの場合とがある。
【００４６】
蛍光色素によって標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像は、たとえば、次のようにして、転写支持体に記録される。
【００４７】
すなわち、まず、目的とする遺伝子からなるＤＮＡ断片を含む複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持媒体上で、電気泳動させることにより、分離展開し、アルカリ処理によって変性（denaturation) して、一本鎖のＤＮＡとする。
【００４８】
次いで、公知のサザン・ブロッティング法により、このゲル支持媒体と転写支持体とを重ね合わせ、転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写して、加温処理および紫外線照射によって、固定する。
【００４９】
その後、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを蛍光色素で標識して調製したプローブと転写支持体１２上の変性ＤＮＡ断片とを、加温処理によって、ハイブリタイズさせ、二本鎖のＤＮＡの形成（renaturation)またはＤＮＡ・ＲＮＡ結合体の形成をおこなう。次いで、たとえば、フルオレセイン（登録商標）、ローダミン（登録商標）、Ｃｙ５（登録商標） などの蛍光色素を用いて、それぞれ、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを標識して、プローブが調製される。このとき、転写支持体上の変性ＤＮＡ断片は固定されているので、プローブＤＮＡまたはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみがハイブリタイズして、蛍光標識プローブを捕獲する。しかる後に、適当な溶液で、ハイブリッドを形成しなかったプローブを洗い流すことにより、転写支持体上では、目的遺伝子を有するＤＮＡ断片のみが、蛍光標識が付与されたＤＮＡまたはＲＮＡとハイブリッドを形成し、蛍光標識が付与される。こうして、得られた転写支持体に、蛍光色素により標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像が記録される。
【００５０】
また、放射性標識物質の位置情報は、以下のようにして、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録される。ここに、位置情報とは、試料中における放射性標識物質もしくはその集合体の位置を中心とした各種の情報、たとえば、試料中に存在する放射性標識物質の集合体の存在位置と形状、その位置における放射性標識物質の濃度、分布などからなる情報の一つもしくは任意の組み合わせとして得られる各種の情報を意味するものである。
【００５１】
たとえば、サザン・ブロット・ハイブリタイゼーション法を利用した遺伝子中の放射性標識物質の位置情報を、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録する場合には、まず、目的とする遺伝子からなるＤＮＡ断片を含む複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持媒体上で、電気泳動をおこなうことにより、分離展開し、アルカリ処理により変性（denaturation) して、一本鎖のＤＮＡとする。
【００５２】
次いで、公知のサザン・ブロッティング法によって、このゲル支持媒体とニトロセルロースフィルタなどの転写支持体とを重ね合わせ、転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写して、加温処理および紫外線照射により、固定する。
【００５３】
さらに、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを放射性標識するなどの方法によって、調製したプローブと転写支持体上の変性ＤＮＡ断片とを、加温処理によって、ハイブリタイズさせ、二本鎖のＤＮＡの形成（re−naturation) またはＤＮＡ・ＲＮＡ結合体の形成をおこなう。このとき、転写支持体上の変性ＤＮＡ断片は固定されているので、プローブＤＮＡまたはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみが、ハイブリタイズして、放射性標識プローブを捕獲する。
【００５４】
しかる後に、適当な溶液で、ハイブリッドを形成しなかったプローブを洗い流すことにより、転写支持体上では、目的遺伝子を有するＤＮＡ断片のみが、放射性標識が付与されたＤＮＡまたはＲＮＡとハイブリッドを形成し、放射性標識が付与される。その後、乾燥させた転写支持体と蓄積性蛍光体シートとを、一定時間重ね合わせて、露光操作をおこなうことによって、転写支持体上の放射性標識物質から放出される放射線の少なくとも一部が、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に吸収され、試料中の放射性標識物質の位置情報が、画像の形で、輝尽性蛍光体層に蓄積記録される。
【００５５】
ゲル支持体や転写支持体などの蛍光物質の画像を担持した画像担体２２にレーザ光が入射すると、蛍光物質が励起されて蛍光２５が発せられ、また、放射線画像を担持した蓄積性蛍光体シートよりなる画像担体２２にレーザ光が入射すると、輝尽性蛍光体が励起されて輝尽光２５が発せられる。
【００５６】
以下に本実施形態の画像読取装置による画像読取りについて説明する。
【００５７】
まず、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像の読取りについて説明する。
【００５８】
画像担体２２である蓄積性蛍光体シートが、画像読取装置のステージ２０のガラス板２１上にセットされ、オペレータによって、図示しない入力手段から、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読み取るべき旨の指示信号が入力される。
【００５９】
入力された指示信号にしたがって、フィルタユニットモータが駆動されて、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質を有するフィルタを備えたフィルタ部材３１ｄが、輝尽光２５の光路内に位置するようにフィルタユニット２８が移動される。
【００６０】
次いで、第１のレーザ励起光源１が駆動されて６４０ｎｍの波長のレーザ光４が発せられる。
【００６１】
第１のレーザ励起光源１から発せられたレーザ光４は、コリメータレンズ５によって、平行な光とされた後、ミラー６に入射して、反射される。
【００６２】
ミラー６によって反射されたレーザ光４は、第１のダイクロイックミラー７および第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００６３】
ミラー９に入射したレーザ光４は、ミラー９によって反射され、さらに、ミラー１２に入射して反射される。ミラー１２によって反射されたレーザ光４は、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射する。
【００６４】
凹面ミラー１８に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１８によって反射され、画像担体２２に平行に進行して光学ヘッド１５に入射する。
【００６５】
光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によって、ステージ２０のガラス基板２１上に載置された蓄積性蛍光体シートに集光される。
【００６６】
その結果、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体が、レーザ光４によって励起されて、輝尽性蛍光体から輝尽光２５が放出される。
【００６７】
輝尽性蛍光体から放出された輝尽光２５は、光学ヘッド１５に設けられた非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６によってさらに集光されて、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、平行な光とされて、凹面ミラー１８に入射する。
【００６８】
凹面ミラー１８に入射した輝尽光２５は、該凹面ミラー１８によって反射され、穴開きミラー１４に入射し、該穴開きミラー１４によって反射され、フィルタユニット２８のフィルタ部材３１ｄに入射する。
【００６９】
フィルタ部材３１ｄは、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質を有するフィルタを備えているので、励起光である６４０ｎｍの波長の光がカットされ、輝尽光の波長域の光のみが透過されて、フォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。
【００７０】
前述のように、光学ヘッド１５は、光学ヘッド支持基板４３に設けられた主走査パルスモータ４５によって、光学ヘッド支持基板４３上をＸ方向に移動されるとともに、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３がＹ方向に移動されるため、蓄積性蛍光体シートの全面がレーザ光４によって走査され、輝尽性蛍光体層に含まれた輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を、フォトマルチプライア３０によって光電的に検出することによって、輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読み取り、アナログ画像データを生成することができる。
【００７１】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００７２】
次に、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像の読取りについて説明する。
【００７３】
まず、転写支持体あるいはゲル支持体がステージ２０のガラス板２１上にセットされ、オペレータによって、図示しない入力手段から、試料を標識している蛍光物質の種類が特定され、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像を読み取るべき旨の指示信号が入力される。この入力された指示信号に基づいて、使用すべきレーザ励起光源およびフィルタ部材が決定される。
【００７４】
たとえば、試料がローダミン（登録商標）によって標識されているときは、ローダミンは、５３２ｎｍの波長のレーザによって、最も効率的に励起することができるから、第２のレーザ励起光源２およびフィルタ部材３１ｂを選択する。
【００７５】
フィルタユニットモータが駆動されて、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質を有するフィルタを備えたフィルタ部材３１ｂが、蛍光２５の光路内に位置するようにフィルタユニット２８を移動させる。
【００７６】
次いで、第２のレーザ励起光源２が駆動されて５３２ｎｍの波長のレーザ光４が発せられる。
【００７７】
第２のレーザ励起光源２から発せられたレーザ光４は、コリメータレンズ１０によって、平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７に入射して、反射される。
【００７８】
第１のダイクロイックミラー７によって反射されたレーザ光４は、第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００７９】
ミラー９に入射したレーザ光４は、該ミラー９によって反射され、さらに、ミラー１２に入射して反射される。ミラー１２によって反射されたレーザ光４は、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射する。
【００８０】
凹面ミラー１８に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１８によって反射され、画像担体２２に平行に進行して光学ヘッド１５に入射する。
【００８１】
光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によって、ステージ２０のガラス基板２１上に載置された転写支持体あるいはゲル支持体上に集光される。
【００８２】
その結果、転写支持体あるいはゲル支持体に含まれている蛍光物質であるローダミンが、レーザ光４によって励起されて、ローダミンから蛍光２５が放出される。
【００８３】
ローダミンから放出された蛍光２５は、光学ヘッド１５に設けられた非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６によってさらに集光されて、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、平行な光とされて、凹面ミラー１８に入射する。
【００８４】
凹面ミラー１８に入射した蛍光２５は、該凹面ミラー１８によって反射され、穴開きミラー１４に入射し、該穴開きミラー１４によって反射され、フィルタユニット２８のフィルタ部材３１ｂに入射する。
【００８５】
フィルタ部材３１ｂは、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質を有するフィルタを備えているので、励起光である５３２ｎｍの波長の光がカットされ、ローダミンから放出された蛍光２５の波長域の光のみが透過されて、フォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。
【００８６】
前述のように、光学ヘッド１５は、光学ヘッド支持基板４３に設けられた主走査パルスモータ４５によって、光学ヘッド支持基板４３上をＸ方向に移動されるとともに、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３がＹ方向に移動されるため、転写支持体あるいはゲル支持体の全面がレーザ光４によって走査され、転写支持体あるいはゲル支持体に含まれ、試料を標識しているローダミンから放出された蛍光を、フォトマルチプライア３０によって光電的に検出することによって、転写支持体あるいはゲル支持体に記録された蛍光物質であるローダミンの蛍光画像を読み取り、アナログ画像データを生成することができる。
【００８７】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００８８】
本発明は、上記実施形態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はいうまでもない。
【００８９】
たとえば、前記実施形態においては、画像担体として、サザン・ブロット・ハイブリタイゼーション法を利用した遺伝子の電気泳動画像を、蛍光画像検出システムにより電気泳動画像が記録された転写支持体やゲル支持体、オートラジオグラフィ画像検出システムにより放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートを挙げ、これらを光電的に読み取る場合について説明したが、本発明は、かかる画像の読取りに限定されることなく、たとえば、蛍光画像検出システムによって、ゲル支持体あるいは転写支持体に記録された蛍光物質の他の画像や蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうための蛍光物質の画像の読取りや、蛋白質の薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）により生成され、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法によって、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ために、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態などを研究するために、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された他のオートラジオグラフィ画像の読取りはもとより、電子顕微鏡を用いて生成され、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された金属あるいは非金属試料の電子線透過画像や電子線回折画像、生物体組織などの電子顕微鏡画像、さらには、金属あるいは非金属試料などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射線回折画像、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された化学発光画像などの読取りにも広く適用することができる。
【００９０】
また、上記実施形態の画像読取装置は、第１のレーザ励起光源１、第２のレーザ励起光源２および第３のレーザ励起光源３を備えているが、３つのレーザ励起光源を備えていることは必ずしも必要がなく、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像と、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された金属あるいは非金属試料の電子線透過画像や電子線回折画像、生物体組織などの電子顕微鏡画像、金属あるいは非金属試料などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射線回折画像および蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された化学発光画像の双方を読取り可能に構成されていればよく、たとえば、第２のレーザ励起光源２を設けなくてもよく、第１のレーザ励起光源１のみを設けて、６４０ｎｍの波長のレーザ光で効率よく励起可能なＣｙ−５などを用いて、試料を標識して生成した蛍光画像ならびに蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像、電子顕微鏡画像、放射線回折画像および化学発光画像を読取り可能に構成することもできる。
【００９１】
さらに、前記実施形態においては、光検出器として、フォトマルチプライア３０を用いて、画像担体２２から発せられた蛍光あるいは輝尽光を光電的に検出しているが、本発明において用いられる光検出器としては、蛍光あるいは輝尽光を光電的に検出可能であればよく、フォトマルチプライア３０に限定されるものではなく、フォトダイオードやＣＣＤなどの他の光検出器を用いることもできる。
【００９２】
また、前記実施形態においては、光学ヘッドを二次元的に移動させるための走査機構を備えたものとしたが、光学ヘッドを固定とし、ステージを二次元的に移動させるための走査機構を備えるよう構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図
【図２】光学ヘッド近傍の詳細を示す側断面図
【図３】フォトマルチプライア近傍の詳細を示す略斜視図
【図４】光学ヘッドの走査機構の略平面図
【符号の説明】
１ 第１のレーザ励起光源
２ 第２のレーザ励起光源
３ 第３のレーザ励起光源
４ レーザ光
５、１０、１１ コリメータレンズ
６、９、１２ ミラー
７ 第１のダイクロイックミラー
８ 第２のダイクロイックミラー
１３ 穴
１４ 穴開きミラー
１５ 光学ヘッド
１６ 凹面ミラー
１７ 非球面レンズ
１８ 凹面ミラー
２０ ステージ
２１ ガラス板
２２ 画像担体
２５ 発光光（蛍光または輝尽光）
２８ フィルタユニット
３０ フォトマルチプライア
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ フィルタ部材
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ 画像データ処理装置
４０ 基板
４１ 副走査パルスモータ
４２ レール
４３ 光学ヘッド支持基板
４４ ロッド
４５ 主走査パルスモータ
４６ エンドレスベルト
４７ リニアエンコーダ
４８ スリット
５０ 光源光学系
６０ 光学手段
１００ 画像読取装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システム等に共通して使用することのできる画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
放射線が照射されると、放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用いて、被写体を透過した放射線のエネルギーを、蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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、放射線画像を再生するように構成された放射線画像診断システムが知られている（たとえば、特開昭５５−１２４２９号公報、同５５−１１６３４０号公報、同５５−１６３４７２号公報、同５６−１１３９５号公報、同５６−１０４６４５号公報など。）。
【０００３】
また、同様な輝尽性蛍光体を、放射線の検出材料として用い、放射性標識を付与した物質を、生物体に投与した後、その生物体あるいはその生物体の組織の一部を試料とし、この試料を、輝尽性蛍光体層が設けられた蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより、放射線エネルギーを輝尽性蛍光体に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波によって、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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などの表示手段上あるいは写真フイルムなどの記録材料上に、画像を再生するように構成されたオートラジオグラフィ画像検出システムが知られている（たとえば、特公平１−６０７８４号公報、特公平１−６０７８２号公報、特公平４−３９５２号公報など）。
【０００４】
さらに、光が照射されると、そのエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された光のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、光の検出材料として用い、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、蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に、蓄積、記録し、しかる後に、電磁波により、輝尽性蛍光体層を走査して、輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から放出された輝尽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、放射線画像を再生して、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画像検出システムが知られている（たとえば、米国特許第５，０２８，７９３号、英国特許出願公開ＧＢ第２，２４６，１９７Ａなど。）。
【０００５】
また、電子線あるいは放射線が照射されると、電子線あるいは放射線のエネルギーを吸収して、蓄積、記録し、その後に、特定の波長域の電磁波を用いて励起すると、照射された電子線あるいは放射線のエネルギーの量に応じた光量の輝尽光を発する特性を有する輝尽性蛍光体を、電子線あるいは放射線の検出材料として用い、金属あるいは非金属試料などに電子線を照射し、試料の回折像あるいは透過像などを検出して、元素分析、試料の組成解析、試料の構造解析などをおこなったり、生物体組織に電子線を照射して、生物体組織の画像を検出する電子顕微鏡による画像検出システム、放射線を試料に照射し、得られた放射線回折像を検出して、試料の構造解析などをおこなう放射線回折画像検出システムなどが知られている（たとえば、特開昭６１−５１７３８号公報、特開昭６１−９３５３８号公報、特開昭５９−１５８４３号公報など）。
【０００６】
これらの蓄積性蛍光体シートを画像の検出材料として使用するシステムは、写真フイルムを用いる場合とは異なり、現像処理という化学的処理が不必要であるだけでなく、得られた画像データに画像処理を施すことにより、所望のように、画像を再生し、あるいは、コンピュータによる定量解析が可能になるという利点を有している。
【０００７】
他方、オートラジオグラフィシステムにおける放射性標識物質に代えて、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光画像検出（fluorescence) システムが知られている。このシステムによれば、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ＤＮＡ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、励起光により、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、励起光によって、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って、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。この蛍光画像検出システムは、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。
【０００８】
これらのオートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システム、放射線回折画像検出システム、蛍光画像検出システムは、同様の目的に使用されるものであるため、これらのシステムに共通して、使用できる画像読取装置の開発が望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、蓄積性蛍光体シートを用いたオートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システムに共通して使用可能な画像読取装置がすでに提案されている。
【００１０】
これらのシステムに使用される画像読取装置にあっては、輝尽性蛍光体層を備えた蓄積性蛍光体シートや、蛍光物質によって標識された試料を含んだ転写支持体やゲル支持体等の画像担体に励起光を照射するとともに、輝尽性蛍光体層に含まれた輝尽性蛍光体が励起されて放出した輝尽発光光あるいは試料を標識している蛍光物質が励起されて放出した蛍光等の画像担体から発せられた光を集光するための光学ヘッドを備え、画像担体上を走査するために、該光学ヘッドが画像担体と平行な面内を二次元的に移動可能と構成された画像読取装置が提案されている。
【００１１】
光学ヘッドとしては、平面ミラーと凸レンズを備えたものが提案されている。この光学ヘッドは、励起光を平面ミラーにより画像担体に向けて反射し、凸レンズを介して画像担体に照射するとともに、画像担体からの発光光を、凸レンズで集光し、平面ミラーを介して光検出器に導くものである。ここで凸レンズは、画像担体を照射する励起光源からの励起光を絞る役割と、画像担体からの発光光を集光する役割とを担うものであり、凸レンズの焦点位置が画像担体面となるように配置させ、該凸レンズが画像担体からの発光光を平行な光として平面ミラーに入射させるよう構成されている。一方、励起光としては、一般に小径のレーザ光を用いており収束性もよいが、より鮮鋭度の高い画像を得るためには、該励起光のビームウェスト位置を画像担体面と一致させることが望ましい。しかしながら、励起光のビームウェスト位置と凸レンズの焦点位置とは必ずしも一致していないため、ビームウェスト位置が画像担体面よりも凸レンズ側に位置することがある。ここで励起光のビームウェスト位置と画像担体面を近づけようとすると、焦点位置が画像担体面から凸レンズと反対側の位置へずれる。このように焦点位置がずれた場合、凸レンズにより発光光を平行な光とすることができなくなり、発光光を発散光状態で平面ミラーに入射させることになる。この場合、光検出器に発光光を十分に集光することができず、画像読取装置としての感度の低下を招く虞がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、感度低下を防止し、良好な画像信号を得ることができる、オートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システムおよび放射線回折画像検出システムと、蛍光画像検出システム等に共通して使用することのできる画像読取装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像読取装置は、光ビームを発する少なくとも１つの励起光源と、画像担体が載置されるステージと、前記画像担体が発した光を光電的に検出する光検出手段と、前記励起光源から発せられた光ビームを前記ステージに載置された前記画像担体上に照射し、かつ、前記画像担体から発せられた光を集光して、前記光検出手段に導く光学ヘッドとを備え、前記ステージと前記光学ヘッドとが、互いに平行な面内を二次元的に相対的に移動可能に構成された光学ヘッドとを備えてなる画像読取装置において、
前記光学ヘッドが、前記励起光源から発せられ前記ステージと平行に進行する光ビームを前記画像担体に向けて反射する凹面ミラーと、該反射された光ビームを収束させて前記画像担体上に照射させるレンズとからなり、該レンズと前記凹面ミラーが、前記画像担体から発せられた光を前記光検出手段に導くものであることを特徴とするものである。
【００１４】
「前記ステージと前記光学ヘッドとが、互いに平行な面内を二次元的に相対的に移動可能に構成」とは、ステージを固定し、光学ヘッドをステージに対して相対的に移動させる構成であってもよいし、光学ヘッドを固定し、ステージを光学ヘッドに対して移動させる構成であってもよい、さらには、両者を互いに移動可能とし、互いに相対的に移動させる構成であってもよい。
【００１５】
前記画像担体としては、蛍光画像検出システムによって生成された蛍光物質の画像を担持した支持体、オートラジオグラフィ画像を担持した蓄積性蛍光体シート、電子顕微鏡画像を担持した蓄積性蛍光体シート、放射線回折画像を担持した蓄積性蛍光体シートおよび化学発光画像を担持した蓄積性蛍光体シートが挙げられる。
【００１６】
ここで、オートラジオグラフィ画像、電子顕微鏡画像または放射線回折画像を、蓄積性蛍光体手段とに担持させるために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、放射線または電子線のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している放射線または電子線のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではないが、可視光波長域の光によって励起可能であるものが好ましい。具体的には、たとえば、特開昭５５−１２１４５号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体（Ｂａ１−ｘ，Ｍ２＋ｘ）ＦＸ：ｙＡ（ここに、Ｍ２＋はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＺｎおよびＣｄからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ＡはＥｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈｏ、Ｎｄ、ＹｂおよびＥｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の３価金属元素、ｘは０≦ｘ≦０．６、ｙは０≦ｙ≦０．２である。）、特開平２−２７６９９７号公報に開示されたアルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体ＳｒＦＸ：Ｚ（ここに、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ＺはＥｕまたはＣｅである。）、特開昭５９−５６４７９号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体ＢａＦＸ・ｘＮａＸ’：ａＥｕ２＋（ここに、ＸおよびＸ’はいずれも、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、ｘは０＜ｘ≦２、ａは０＜ａ≦０．２である。）、特開昭５８−６９２８１号公報に開示されたセリウム付活三価金属オキシハロゲン物系蛍光体であるＭＯＸ：ｘＣｅ（ここに、ＭはＰｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＢｉからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、ＸはＢｒおよびＩのうちの一方あるいは双方、ｘは、０＜ｘ＜０．１である。）、特開昭６０−１０１１７９号公報および同６０−９０２８８号公報に開示されたセリウム付活希土類オキシハロゲン物系蛍光体であるＬｎＯＸ：ｘＣｅ（ここに、ＬｎはＹ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕからなる群より選ばれる少なくとも一種の希土類元素、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、ｘは、０＜ｘ≦０．１である。）および特開昭５９−７５２００号公報に開示されたユーロピウム付活複合ハロゲン物系蛍光体ＭIIＦＸ・ａＭＩ Ｘ’・ｂＭ'II Ｘ''２ ・ｃＭIII Ｘ'''３ ・ｘＡ：ｙＥｕ２＋（ここに、ＭIIはＢａ、ＳｒおよびＣａからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ土類金属元素、ＭI はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ金属元素、Ｍ’IIはＢｅおよびＭｇからなる群より選ばれる少なくとも一種の二価金属元素、ＭIII はＡｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＴｌからなる群より選ばれる少なくとも一種の三価金属元素、Ａは少なくとも一種の金属酸化物、ＸはＣｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲン、Ｘ’、Ｘ''およびＸ''' はＦ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群より選ばれる少なくとも一種のハロゲンであり、ａは、０≦ａ≦２、ｂは、０≦ｂ≦１０−２、ｃは、０≦ｃ≦１０−２で、かつ、ａ＋ｂ＋ｃ≧１０−２であり、ｘは、０＜ｘ≦０．５で、ｙは、０＜ｙ≦０．２である。）が、好ましく使用し得る。
【００１７】
また、化学発光画像を、蓄積性蛍光体シートとに担持させるために使用することのできる輝尽性蛍光体としては、可視光波長域の光のエネルギーを蓄積可能で、電磁波によって励起され、蓄積している可視光波長域の光のエネルギーを光の形で放出可能なものであればよく、とくに限定されるものではないが、たとえば、金属ハロリン酸塩系蛍光体、希土類元素付活硫化物系蛍光体、アルミン酸塩系蛍光体、珪酸塩系蛍光体、フッ化物系蛍光体およびこれらの二または三以上の混合物からなる群より選ばれたものが、好ましく使用される。これらの中では、希土類元素付活硫化物系蛍光体が好ましく、とくに、米国特許第５，０２９，２５３号明細書、同第４，９８３，８３４号明細書に開示された希土類元素付活アルカリ土類金属硫化物系蛍光体が好ましく使用される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の画像読取装置は、光学ヘッドに、レンズと凹面ミラーを備えたことにより、レンズと平面ミラーのみの光学ヘッドと比較して、励起光のビームウェスト位置を画像担体面に近付けて鮮鋭度を向上させることができるとともに、画像担体からの発光光を効率よく集光することができる。レンズと平面ミラーからなる光学ヘッドでは、画像担体とレンズの焦点位置がずれた場合に、画像担体からの発光光をレンズの屈折力のみでは平行な光もしくは集束光とすることができず、発光光が発散光の状態で平面ミラーに入射されるため、平面ミラーで反射した光はさらに発散しつつ進行してしまうが、本発明においては平面ミラーに代えて凹面ミラーを備えたことにより、発散光の状態で入射した発光光を収束させることができるので光検出手段に効率良く導光することができる。集光率を向上させることができるため、結果として良好な感度で画像読取りを行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図であり、図２はヘッドの拡大側断面図を示す図であり、図３はフォトマルチプライア近傍の詳細を示す略斜視図である。
【００２０】
図１に示されるように、本実施形態にかかる画像読取装置１００は、画像担体２２を載置するガラス基板２１を備えたステージ２０と、画像担体２２上に励起光４を照射するとともに、画像担体から発せられた発光光２５を集光するための光学ヘッド１５と、複数の光源を備え、選択的に励起光４を発生させる光源光学系５０と、発光光２５を検出する光検出手段であるフォトマルチプライア３０と、光源光学系５０の光を光学ヘッド１５に導光するとともに、発光光２５をフォトマルチプライア３０に導光するための光学手段６０とを備えてなる。
【００２１】
光源光学系５０は、６４０ｎｍの波長のレーザ光４を発する第１のレーザ励起光源１と、５３２ｎｍの波長のレーザ光４を発する第２のレーザ励起光源２と、４７３ｎｍの波長のレーザ光４を発する第３のレーザ励起光源３とを備えており、本実施形態においては、第１のレーザ励起光源１は、半導体レーザによって構成され、第２のレーザ励起光源２および第３のレーザ励起光源３は、いずれも、半導体レーザおよび第二高調波生成（Second Harmonic Generation) 素子によって構成されている。また光源光学系５０は、複数の励起光源１、２、３からのレーザ光４を平行な光とするためのコリメータレンズ５、１０、１１、レーザ光４を光学手段６０へ導くためのミラー６、９およびダイクロイックミラー７、８を備えている。
【００２２】
第１のレーザ励起光源１により発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ５によって、平行な光とされた後、ミラー６によって反射される。第１のレーザ励起光源１によって発生されたレーザ光４の光路には、６４０ｎｍのレーザ光４を透過し、５３２ｎｍの波長の光を反射する第１のダイクロイックミラー７および５３２ｎｍ以上の波長の光を透過し、４７３ｎｍの波長の光を反射する第２のダイクロイックミラー８が設けられており、第１のレーザ励起光源１により発生され、ミラー６によって反射されたレーザ光４は、第１のダイクロイックミラー７および第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００２３】
他方、第２のレーザ励起光源２より発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ１０によって、平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７によって反射されて、その向きが９０度変えられ、第２のダイクロイックミラー８を透過して、ミラー９に入射する。
【００２４】
さらに、第３のレーザ励起光源３から発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ１１によって、平行な光とされた後、第２のダイクロイックミラー８によって反射されて、その向きが９０度変えられ、ミラー９に入射する。
【００２５】
ミラー９に入射したレーザ光４は、ミラー９によって反射され、後述の光学手段６０のミラー１２に入射する。
【００２６】
図２に拡大断面図を示すように、光学ヘッド１５は、凹面ミラー１６と、非球面レンズ１７を備えており、画像担体面に平行に進行し、光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によってステージ２０のガラス板２１上にセットされた画像担体２２の表面上に集光される。このレーザ光４の照射により画像担体２２から発光された発光光２５は、非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６に入射されて、凹面ミラー１６によってさらに集光されると共に、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、略平行な光とされて、後述の光学手段６０の凹面ミラー１８に入射される。
【００２７】
光学ヘッド１５は、レーザ光４のビームウェストが画像担体２２の表面近傍となるように配置されており、レンズ１７の焦点Ｆは画像担体２２の面に対して光学ヘッド１５と反対側に位置している。このとき、画像担体２２から発せられた発光光２５は、レンズ１７の屈折力では平行光とすることができないため凹面ミラー１６に発散光状態で入射するが、該凹面ミラー１６の作用によりさらに集光されて略平行な光として反射される。発光光２５が光学ヘッド１５から発散光として出射されると光学手段６０を経てフォトマルチプライア３０において検出される発光光の光量が低下し、読取り感度の低下に繋がる恐れがあるが、凹面ミラー１６とレンズ１７を備えた本光学ヘッド１５を用いればこれを回避することができる。
【００２８】
なお、光学ヘッド１５は、後述の走査機構によって、図１において、Ｘ−Ｙ方向に移動可能に構成されており、光学ヘッド１５の移動により画像担体２２の全面がレーザ光４によって走査される。
【００２９】
光学手段６０は、励起光４と発光光２５を分岐させるための、ミラー１２、中央部に穴１３を有する凹面ミラーからなる穴開きミラー１４および凹面ミラー１８、およびフォトマルチプライア３０に選択的に光を入射させるためのフィルタユニット２８とを備えてなる。
【００３０】
光源光学系５０のミラー９で反射されて、ミラー１２に入射されたレーザ光４は、該ミラー１２によって反射され、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射し、該凹面ミラー１８によって反射されて、光学ヘッド１５に入射する。
【００３１】
また、画像担体２２から発せられ、光学ヘッド１５の凹面ミラー１６によって反射され凹面ミラー１８に入射した発光光２５は、凹面ミラー１８によって反射されて、穴開きミラー１４に入射する。
【００３２】
穴開きミラー１４に入射した発光光２５は、図３に示されるように、該穴開きミラー１４によって、下方に反射されて、フィルタユニット２８に入射し、所定の波長の光がカットされて、フォトマルチプライア３０に入射し、光電的に検出される。
【００３３】
図３に示されるように、フィルタユニット２８は、４つのフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えており、フィルタユニット２８は、フィルタユニットモータ（図示せず）によって、矢印Ｚ方向に移動可能に構成されている。
【００３４】
フィルタ部材３１ａは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、６４０ｎｍの波長の光をカットし、６４０ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３５】
フィルタ部材３１ｂは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第２のレーザ励起光源２を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３６】
フィルタ部材３１ｃは、画像担体２２がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第３のレーザ励起光源３を用いて、画像担体２２に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、４７３ｎｍの波長の光をカットし、４７３ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。
【００３７】
フィルタ部材３１ｄは、画像担体２２が蓄積性蛍光体シートである場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、蓄積性蛍光体シートに含まれた輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から発せられた輝尽光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質のフィルタを備えている。
【００３８】
したがって、画像担体２２の種類および蛍光色素の種類に応じて、レーザ励起光源を選択するとともに、それに応じたフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを選択的に、フォトマルチプライア３０の前面に位置させることによって、フォトマルチプライア３０は、検出すべき光のみを光電的に検出することができる。
【００３９】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００４０】
図４は、光学ヘッド１５の走査機構の略平面図である。図４においては、簡易化のため、光学ヘッド１５を除く光学系ならびレーザ光４および発光光２５の光路は省略されている。
【００４１】
図４に示されるように、光学ヘッド１５を走査する走査機構は、基板４０、該基板４０上に設けられた副走査パルスモータ４１と一対のレール４２、４２、およびレール４２、４２上を矢印Ｙで示された副走査方向に移動可能な光学ヘッド支持基板４３を備えてなる。
【００４２】
光学ヘッド支持基板４３には、ねじが切られた穴（図示せず）が形成されており、この穴内には、副走査パルスモータ４１によって回転されるねじが切られたロッド４４が係合している。
【００４３】
さらに、光学ヘッド支持基板４３上には、主走査パルスモータ４５が設けられ、主走査パルスモータ４５はエンドレスベルト４６を駆動可能に構成されている。光学ヘッド１５は、エンドレスベルト４６に固定されており、主走査パルスモータ４５によって、エンドレスベルト４６が駆動されると、矢印Ｘで示された主走査方向に移動されるように構成されている。なお、光学ヘッド１５には、該光学ヘッド１５の主走査方向における位置を検出するリニアエンコーダ４７が備えられており、光学ヘッド支持基板４３には、リニアエンコーダ４７用のスリット４８が設けられている。
【００４４】
したがって、主走査パルスモータ４５によって、エンドレスベルト４６が主走査方向Ｘに駆動され、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３が副走査方向Ｙに移動されることによって、光学ヘッド１５は、図１および図４において、Ｘ−Ｙ方向に移動され、レーザ光４によって、画像担体２２の全面が走査される。
【００４５】
本実施形態にかかる画像読取装置は、ゲル支持体あるいは転写支持体などに記録された蛍光色素によって標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像および蓄積性蛍光体シートに設けられた輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読取り可能に構成されており、読取りがなされる画像担体２２としては、ゲル支持体あるいは転写支持体の場合と、蓄積性蛍光体シートの場合とがある。
【００４６】
蛍光色素によって標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像は、たとえば、次のようにして、転写支持体に記録される。
【００４７】
すなわち、まず、目的とする遺伝子からなるＤＮＡ断片を含む複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持媒体上で、電気泳動させることにより、分離展開し、アルカリ処理によって変性（denaturation) して、一本鎖のＤＮＡとする。
【００４８】
次いで、公知のサザン・ブロッティング法により、このゲル支持媒体と転写支持体とを重ね合わせ、転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写して、加温処理および紫外線照射によって、固定する。
【００４９】
その後、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを蛍光色素で標識して調製したプローブと転写支持体１２上の変性ＤＮＡ断片とを、加温処理によって、ハイブリタイズさせ、二本鎖のＤＮＡの形成（renaturation)またはＤＮＡ・ＲＮＡ結合体の形成をおこなう。次いで、たとえば、フルオレセイン（登録商標）、ローダミン（登録商標）、Ｃｙ５（登録商標） などの蛍光色素を用いて、それぞれ、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを標識して、プローブが調製される。このとき、転写支持体上の変性ＤＮＡ断片は固定されているので、プローブＤＮＡまたはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみがハイブリタイズして、蛍光標識プローブを捕獲する。しかる後に、適当な溶液で、ハイブリッドを形成しなかったプローブを洗い流すことにより、転写支持体上では、目的遺伝子を有するＤＮＡ断片のみが、蛍光標識が付与されたＤＮＡまたはＲＮＡとハイブリッドを形成し、蛍光標識が付与される。こうして、得られた転写支持体に、蛍光色素により標識された変性ＤＮＡの電気泳動画像が記録される。
【００５０】
また、放射性標識物質の位置情報は、以下のようにして、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録される。ここに、位置情報とは、試料中における放射性標識物質もしくはその集合体の位置を中心とした各種の情報、たとえば、試料中に存在する放射性標識物質の集合体の存在位置と形状、その位置における放射性標識物質の濃度、分布などからなる情報の一つもしくは任意の組み合わせとして得られる各種の情報を意味するものである。
【００５１】
たとえば、サザン・ブロット・ハイブリタイゼーション法を利用した遺伝子中の放射性標識物質の位置情報を、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録する場合には、まず、目的とする遺伝子からなるＤＮＡ断片を含む複数のＤＮＡ断片を、ゲル支持媒体上で、電気泳動をおこなうことにより、分離展開し、アルカリ処理により変性（denaturation) して、一本鎖のＤＮＡとする。
【００５２】
次いで、公知のサザン・ブロッティング法によって、このゲル支持媒体とニトロセルロースフィルタなどの転写支持体とを重ね合わせ、転写支持体上に、変性ＤＮＡ断片の少なくとも一部を転写して、加温処理および紫外線照射により、固定する。
【００５３】
さらに、目的とする遺伝子のＤＮＡと相補的なＤＮＡあるいはＲＮＡを放射性標識するなどの方法によって、調製したプローブと転写支持体上の変性ＤＮＡ断片とを、加温処理によって、ハイブリタイズさせ、二本鎖のＤＮＡの形成（re−naturation) またはＤＮＡ・ＲＮＡ結合体の形成をおこなう。このとき、転写支持体上の変性ＤＮＡ断片は固定されているので、プローブＤＮＡまたはプローブＲＮＡと相補的なＤＮＡ断片のみが、ハイブリタイズして、放射性標識プローブを捕獲する。
【００５４】
しかる後に、適当な溶液で、ハイブリッドを形成しなかったプローブを洗い流すことにより、転写支持体上では、目的遺伝子を有するＤＮＡ断片のみが、放射性標識が付与されたＤＮＡまたはＲＮＡとハイブリッドを形成し、放射性標識が付与される。その後、乾燥させた転写支持体と蓄積性蛍光体シートとを、一定時間重ね合わせて、露光操作をおこなうことによって、転写支持体上の放射性標識物質から放出される放射線の少なくとも一部が、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に吸収され、試料中の放射性標識物質の位置情報が、画像の形で、輝尽性蛍光体層に蓄積記録される。
【００５５】
ゲル支持体や転写支持体などの蛍光物質の画像を担持した画像担体２２にレーザ光が入射すると、蛍光物質が励起されて蛍光２５が発せられ、また、放射線画像を担持した蓄積性蛍光体シートよりなる画像担体２２にレーザ光が入射すると、輝尽性蛍光体が励起されて輝尽光２５が発せられる。
【００５６】
以下に本実施形態の画像読取装置による画像読取りについて説明する。
【００５７】
まず、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像の読取りについて説明する。
【００５８】
画像担体２２である蓄積性蛍光体シートが、画像読取装置のステージ２０のガラス板２１上にセットされ、オペレータによって、図示しない入力手段から、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読み取るべき旨の指示信号が入力される。
【００５９】
入力された指示信号にしたがって、フィルタユニットモータが駆動されて、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質を有するフィルタを備えたフィルタ部材３１ｄが、輝尽光２５の光路内に位置するようにフィルタユニット２８が移動される。
【００６０】
次いで、第１のレーザ励起光源１が駆動されて６４０ｎｍの波長のレーザ光４が発せられる。
【００６１】
第１のレーザ励起光源１から発せられたレーザ光４は、コリメータレンズ５によって、平行な光とされた後、ミラー６に入射して、反射される。
【００６２】
ミラー６によって反射されたレーザ光４は、第１のダイクロイックミラー７および第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００６３】
ミラー９に入射したレーザ光４は、ミラー９によって反射され、さらに、ミラー１２に入射して反射される。ミラー１２によって反射されたレーザ光４は、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射する。
【００６４】
凹面ミラー１８に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１８によって反射され、画像担体２２に平行に進行して光学ヘッド１５に入射する。
【００６５】
光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によって、ステージ２０のガラス基板２１上に載置された蓄積性蛍光体シートに集光される。
【００６６】
その結果、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に含まれる輝尽性蛍光体が、レーザ光４によって励起されて、輝尽性蛍光体から輝尽光２５が放出される。
【００６７】
輝尽性蛍光体から放出された輝尽光２５は、光学ヘッド１５に設けられた非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６によってさらに集光されて、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、平行な光とされて、凹面ミラー１８に入射する。
【００６８】
凹面ミラー１８に入射した輝尽光２５は、該凹面ミラー１８によって反射され、穴開きミラー１４に入射し、該穴開きミラー１４によって反射され、フィルタユニット２８のフィルタ部材３１ｄに入射する。
【００６９】
フィルタ部材３１ｄは、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質を有するフィルタを備えているので、励起光である６４０ｎｍの波長の光がカットされ、輝尽光の波長域の光のみが透過されて、フォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。
【００７０】
前述のように、光学ヘッド１５は、光学ヘッド支持基板４３に設けられた主走査パルスモータ４５によって、光学ヘッド支持基板４３上をＸ方向に移動されるとともに、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３がＹ方向に移動されるため、蓄積性蛍光体シートの全面がレーザ光４によって走査され、輝尽性蛍光体層に含まれた輝尽性蛍光体から放出された輝尽光を、フォトマルチプライア３０によって光電的に検出することによって、輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像を読み取り、アナログ画像データを生成することができる。
【００７１】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００７２】
次に、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像の読取りについて説明する。
【００７３】
まず、転写支持体あるいはゲル支持体がステージ２０のガラス板２１上にセットされ、オペレータによって、図示しない入力手段から、試料を標識している蛍光物質の種類が特定され、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像を読み取るべき旨の指示信号が入力される。この入力された指示信号に基づいて、使用すべきレーザ励起光源およびフィルタ部材が決定される。
【００７４】
たとえば、試料がローダミン（登録商標）によって標識されているときは、ローダミンは、５３２ｎｍの波長のレーザによって、最も効率的に励起することができるから、第２のレーザ励起光源２およびフィルタ部材３１ｂを選択する。
【００７５】
フィルタユニットモータが駆動されて、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質を有するフィルタを備えたフィルタ部材３１ｂが、蛍光２５の光路内に位置するようにフィルタユニット２８を移動させる。
【００７６】
次いで、第２のレーザ励起光源２が駆動されて５３２ｎｍの波長のレーザ光４が発せられる。
【００７７】
第２のレーザ励起光源２から発せられたレーザ光４は、コリメータレンズ１０によって、平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７に入射して、反射される。
【００７８】
第１のダイクロイックミラー７によって反射されたレーザ光４は、第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。
【００７９】
ミラー９に入射したレーザ光４は、該ミラー９によって反射され、さらに、ミラー１２に入射して反射される。ミラー１２によって反射されたレーザ光４は、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射する。
【００８０】
凹面ミラー１８に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１８によって反射され、画像担体２２に平行に進行して光学ヘッド１５に入射する。
【００８１】
光学ヘッド１５に入射したレーザ光４は、凹面ミラー１６によって画像担体２２に向けて反射され、非球面レンズ１７によって、ステージ２０のガラス基板２１上に載置された転写支持体あるいはゲル支持体上に集光される。
【００８２】
その結果、転写支持体あるいはゲル支持体に含まれている蛍光物質であるローダミンが、レーザ光４によって励起されて、ローダミンから蛍光２５が放出される。
【００８３】
ローダミンから放出された蛍光２５は、光学ヘッド１５に設けられた非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６によってさらに集光されて、レーザ光４の光路と同じ側に反射され、平行な光とされて、凹面ミラー１８に入射する。
【００８４】
凹面ミラー１８に入射した蛍光２５は、該凹面ミラー１８によって反射され、穴開きミラー１４に入射し、該穴開きミラー１４によって反射され、フィルタユニット２８のフィルタ部材３１ｂに入射する。
【００８５】
フィルタ部材３１ｂは、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質を有するフィルタを備えているので、励起光である５３２ｎｍの波長の光がカットされ、ローダミンから放出された蛍光２５の波長域の光のみが透過されて、フォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。
【００８６】
前述のように、光学ヘッド１５は、光学ヘッド支持基板４３に設けられた主走査パルスモータ４５によって、光学ヘッド支持基板４３上をＸ方向に移動されるとともに、副走査パルスモータ４１によって、光学ヘッド支持基板４３がＹ方向に移動されるため、転写支持体あるいはゲル支持体の全面がレーザ光４によって走査され、転写支持体あるいはゲル支持体に含まれ、試料を標識しているローダミンから放出された蛍光を、フォトマルチプライア３０によって光電的に検出することによって、転写支持体あるいはゲル支持体に記録された蛍光物質であるローダミンの蛍光画像を読み取り、アナログ画像データを生成することができる。
【００８７】
フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。
【００８８】
本発明は、上記実施形態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はいうまでもない。
【００８９】
たとえば、前記実施形態においては、画像担体として、サザン・ブロット・ハイブリタイゼーション法を利用した遺伝子の電気泳動画像を、蛍光画像検出システムにより電気泳動画像が記録された転写支持体やゲル支持体、オートラジオグラフィ画像検出システムにより放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートを挙げ、これらを光電的に読み取る場合について説明したが、本発明は、かかる画像の読取りに限定されることなく、たとえば、蛍光画像検出システムによって、ゲル支持体あるいは転写支持体に記録された蛍光物質の他の画像や蛋白質の分離、同定、あるいは、分子量、特性の評価などをおこなうための蛍光物質の画像の読取りや、蛋白質の薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）により生成され、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像、ポリアクリルアミドゲル電気泳動法によって、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ために、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像、実験用マウスにおける投与物質の代謝、吸収、排泄の経路、状態などを研究するために、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録されたオートラジオグラフィ画像などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された他のオートラジオグラフィ画像の読取りはもとより、電子顕微鏡を用いて生成され、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された金属あるいは非金属試料の電子線透過画像や電子線回折画像、生物体組織などの電子顕微鏡画像、さらには、金属あるいは非金属試料などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射線回折画像、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された化学発光画像などの読取りにも広く適用することができる。
【００９０】
また、上記実施形態の画像読取装置は、第１のレーザ励起光源１、第２のレーザ励起光源２および第３のレーザ励起光源３を備えているが、３つのレーザ励起光源を備えていることは必ずしも必要がなく、転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像と、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像、蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された金属あるいは非金属試料の電子線透過画像や電子線回折画像、生物体組織などの電子顕微鏡画像、金属あるいは非金属試料などの蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射線回折画像および蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された化学発光画像の双方を読取り可能に構成されていればよく、たとえば、第２のレーザ励起光源２を設けなくてもよく、第１のレーザ励起光源１のみを設けて、６４０ｎｍの波長のレーザ光で効率よく励起可能なＣｙ−５などを用いて、試料を標識して生成した蛍光画像ならびに蓄積性蛍光体シートに形成された輝尽性蛍光体層に記録された放射性標識物質の位置情報に関するオートラジオグラフィ画像、電子顕微鏡画像、放射線回折画像および化学発光画像を読取り可能に構成することもできる。
【００９１】
さらに、前記実施形態においては、光検出器として、フォトマルチプライア３０を用いて、画像担体２２から発せられた蛍光あるいは輝尽光を光電的に検出しているが、本発明において用いられる光検出器としては、蛍光あるいは輝尽光を光電的に検出可能であればよく、フォトマルチプライア３０に限定されるものではなく、フォトダイオードやＣＣＤなどの他の光検出器を用いることもできる。
【００９２】
また、前記実施形態においては、光学ヘッドを二次元的に移動させるための走査機構を備えたものとしたが、光学ヘッドを固定とし、ステージを二次元的に移動させるための走査機構を備えるよう構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図
【図２】光学ヘッド近傍の詳細を示す側断面図
【図３】フォトマルチプライア近傍の詳細を示す略斜視図
【図４】光学ヘッドの走査機構の略平面図
【符号の説明】
１ 第１のレーザ励起光源
２ 第２のレーザ励起光源
３ 第３のレーザ励起光源
４ レーザ光
５、１０、１１ コリメータレンズ
６、９、１２ ミラー
７ 第１のダイクロイックミラー
８ 第２のダイクロイックミラー
１３ 穴
１４ 穴開きミラー
１５ 光学ヘッド
１６ 凹面ミラー
１７ 非球面レンズ
１８ 凹面ミラー
２０ ステージ
２１ ガラス板
２２ 画像担体
２５ 発光光（蛍光または輝尽光）
２８ フィルタユニット
３０ フォトマルチプライア
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ フィルタ部材
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ 画像データ処理装置
４０ 基板
４１ 副走査パルスモータ
４２ レール
４３ 光学ヘッド支持基板
４４ ロッド
４５ 主走査パルスモータ
４６ エンドレスベルト
４７ リニアエンコーダ
４８ スリット
５０ 光源光学系
６０ 光学手段
１００ 画像読取装置
Claims (1)
- 光ビームを発する少なくとも１つの励起光源と、画像担体が載置されるステージと、前記画像担体が発した光を光電的に検出する光検出手段と、前記励起光源から発せられた光ビームを前記ステージに載置された前記画像担体上に照射し、かつ、前記画像担体から発せられた光を集光して、前記光検出手段に導く光学ヘッドとを備え、前記ステージと前記光学ヘッドとが、互いに平行な面内を二次元的に相対的に移動可能に構成されてなる画像読取装置において、
前記光学ヘッドが、前記励起光源から発せられ前記ステージと平行に進行する光ビームを前記画像担体に向けて反射する凹面ミラーと、該反射された光ビームを収束させて前記画像担体上に照射させるレンズとからなり、該レンズと前記凹面ミラーが、前記画像担体から発せられた光を前記光検出手段に導くものであり、
さらに、前記励起光源から発せられた光ビームを通過させる通過穴を有する穴開き凹面ミラーと、該穴開き凹面ミラーの通過穴を通過した光ビームを前記光学ヘッドの凹面ミラーに向けて反射させる中間凹面ミラーとを備え、
前記中間凹面ミラーは前記光学ヘッドの凹面ミラーにより反射された前記画像担体から発せられた光を前記穴開き凹面ミラーに向けて反射させるものであり、前記穴開き凹面ミラーは前記中間凹面ミラーにより反射された前記画像担体から発せられた光を前記光検出手段に向けて反射させるものであることを特徴とする画像読取装置。
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