專利名稱：發(fā)光測量裝置及發(fā)光測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于從活體樣本中觀懂發(fā)光量和域發(fā)光強度的發(fā)光領懂裝 置，該活解本中敏發(fā)光蛋白質(zhì)的基因(以下稱之為"發(fā)光蛋白質(zhì)基因")改被 弓l入，以及一種用于測量該種活##本的發(fā)光量和減發(fā)光3艘的發(fā)光測量方法，
翻如上戶脫的體和方法M51M微微實現(xiàn)發(fā)光量禾o/或發(fā)光弓驢的測量。 背景獄
在生命科學研究和制藥開發(fā)階段，某~#定基因錢一細胞的鋭的觀啶和/ 或其表達數(shù)量的測a^常被實施。例如，在制藥開發(fā)階段， 一系列的過程，如(a)
化驗的粒和優(yōu)化有效的助于特定病原目標肝的識另訴口測定，(b)借助于建立化
^iiii篩除化合物庫中的命中化合物和先導組合物從而識別它們，(c)種化合物的 測定在命中化合物戯導組合物其中之一具有有效的代謝和/或安全性，且其被試 用于藥品，被實施的步驟要先于臨床微。在上淑程的化合物篩除過程中，除 了生化化驗外，在活體上某種化合物的加入后，觀懂其任意基因的鋭的數(shù)量的 目的是為了調(diào)査活體上化合物的效果和影響，和測試化合 包括活體細胞的生 物系統(tǒng)中的有效性，并且這些結果被用做該化合物的一個信息。通常，基因，
的數(shù)量根據(jù)環(huán)境條件和/或其它情況時時刻刻都在變換，因此在基因皿加Aia合 物的測量中，基因敏數(shù)量隨時間的變化也被測量。
在過去，細胞內(nèi)基因的敏的存在與否和/或基因敏的數(shù)量隨著時間的變化
可以由Northem印記，Western印記，RT-PCR技術等來測量。然而，在這些傳 統(tǒng)方法中，通過任意方法對細胞的處理都需要基因表達數(shù)量的測量，且在 同一個細胞中的基因表達的數(shù)量隨著時間的變化而不能守恒，更進一步的， 實驗者要進行長時間的操作(他需要在每一個特定的時刻進行細胞的處理)， 且在這些過程中操作者是很麻煩的。于是，最近，運用細胞中的發(fā)光蛋白 質(zhì)基因設法追蹤在同一個細胞中的基因表達的數(shù)量隨著時間的變化的方式 被提出，該方式為"報告化驗(Reporterassay)"，如此以發(fā)光蛋白質(zhì)來表示涉
及任意的特定蛋白質(zhì)的表達的情況，舉例來說，發(fā)光蛋白質(zhì)可以表示為融
合任意蛋白質(zhì)的情況(例如，參見Sambrook， Russell (2001)，分子克隆法。實 驗室手冊，第三版，Chapter.17，在培養(yǎng)的哺乳動物細胞中基因表達的分析 17.1-17.112)。
在所謂的報告化驗中，由于熒光素酶基因之間通過密碼有準備的連接， 一個發(fā)光蛋白質(zhì)(以下稱之為"熒光素酶基因")到蛋白質(zhì)基因或到涉及與此 的基因被觀測，且引入細胞的最終基因被測試。則當熒光素酶表示連同蛋 白質(zhì)的表達被觀測時，熒光素酶與熒光素反應發(fā)光(生物發(fā)光現(xiàn)象)，因此， 由于蛋白質(zhì)的表達可被觀測到所以利用熒光素酶作為報告分子并且測定熒 光素酶發(fā)出的光，觀測蛋白質(zhì)的表達是可被測定的。此外，通過從熒光素一 熒光素酶反應測量發(fā)光量從而使蛋白質(zhì)表達數(shù)量或強度的測量的觀測變得 可能。
在"報告化驗"中通常通過藥物發(fā)展法來完成化合物篩選過程，舉例來 說，熒光素酶基因(即，蛋白質(zhì)基因附帶的熒光素酶基因)表達的強度的測量 在特定的時刻伴隨有通過溶解細胞以獲得細胞溶解溶液的反應，其中熒光 素酶已經(jīng)表示為包括熒光素的培養(yǎng)基溶液，ATP，鎂離子等，且隨后依靠使 用光電倍增管的發(fā)光計量計從已經(jīng)與培養(yǎng)基溶液反應的細胞溶解溶液中測 量發(fā)光量，即從而使熒光素酶基因表達的數(shù)量的平均值能夠測量，蛋白質(zhì) 表達的數(shù)量在整個細胞群中可被觀測。更進一步，通過暫時獲得熒光素酶 基因表達的數(shù)量，具備了發(fā)光計量計，細胞培養(yǎng)器中的熒光素酶基因可被 導入，因此培養(yǎng)的整個細胞群的發(fā)光量可通過發(fā)光計量計在每一個特定時 刻被測量。貝U，關于發(fā)光計量計發(fā)光強度的測定，對于某一周期表達的規(guī) 律等可被測量，從而能夠記錄在整個細胞群中的有關基因(熒光素酶基因) 的發(fā)光表達的數(shù)量的時間變化。
進一步地，在細胞中的基因表達也設法通過對發(fā)光蛋白質(zhì)發(fā)出的光成 像來測定，例如光學顯微鏡下的熒光素酶。舉例來說，這種使用發(fā)光蛋白 質(zhì)成像的方法，例如Rutter等，利用光子計數(shù)攝像機對在單個活細胞上熒光 素酶基因表達成像，觀測到MAP激酶包含于胰島素信號傳遞(Rutter， White, Tavare(1995)"在胰島素信號中MAP激酶通過單個活體細胞中熒光素酶基因 表達的非侵入成像顯示的研究。電流生物學vol.5: 890-899)。 Stemberg及
其他人也報道了利用光子計數(shù)攝像機和冷卻的CCD攝像機對生物發(fā)光的測 定(Sternberg， Eberl Kongsbak， Molin(1997)，"從個體細菌細胞對生物發(fā)光 的測定兩個不同的低照度成像系統(tǒng)的比較。生物發(fā)光和化學發(fā)光雜志 vol.12: 7-13)。更進一步地，Takasuka及其他人報道說通過光子計數(shù)攝像機 在單個活體細胞中的熒光素酶基因表達的成像可觀測催乳激素助催化劑活 化的動態(tài)變化(Takasuka， White, Wood, Robertson, Davis(1998)，"在個體活體 催乳激素單元中催乳激素助催化劑活化的動態(tài)變化"，內(nèi)分泌學vol.139: 1361-1368)。
順便來說，如上所述在報告化驗中利用發(fā)光蛋白質(zhì)，發(fā)光蛋白質(zhì)基因 被引入細胞并用來表達該細胞，但是，通常地，引入基因和基因表達的效 率根據(jù)個體細胞而變化。固有地，在基因引入技術中，基因不是無疑的被 引入所有細胞，并且，即使在基因被引入的細胞，基因表達也不一定成功(在 適當?shù)臅r候將會發(fā)生)。例如，即使在克隆的培養(yǎng)細胞中，諸如海拉細胞(HeLa cdl)，通過受體細胞膜表面對于試劑的反應可能隨個體細胞而變化。因此， 對于基因表達存在與否以及它在報告化驗中隨時間變化的精密測量，優(yōu)選 為可單獨測量每一細胞發(fā)光量和/或發(fā)光強度。然而，在依靠發(fā)光計量計測 量發(fā)光蛋白質(zhì)的發(fā)光量的方法中，鑒于藥物的開發(fā)用于化合物篩選的過程， 發(fā)光量是從整體細胞群的發(fā)光量測量的，且相應的，測量個體單元的發(fā)光 量和/或發(fā)光強度的測量要求是不能達到的。
通過測量在光學顯微鏡下測量每個細胞中發(fā)光量和/或發(fā)光強度，利用 上述示例的光學顯微鏡觀測細胞中的發(fā)光現(xiàn)象成像，來測量個體細胞中發(fā) 光量和發(fā)光強度是可以實現(xiàn)的。然而，目前只有在實驗室里相關專業(yè)方面 的研究中發(fā)光現(xiàn)象成像可被實現(xiàn)，因此，例如，在藥物發(fā)展過程中的化合 物篩選階段還沒有設備或方法可被證實能夠快速的并且容易的進行對某一 特定的基因的測定及其表達數(shù)量的測量。事實上，利用超高靈敏度的測定元 件來測定微弱的發(fā)光是能夠實現(xiàn)的。然而在這種情況下，該得到的圖像只是 鑲嵌圖，因此當定義一區(qū)域測量其發(fā)光量時，則很難實現(xiàn)細部的分析。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種發(fā)光測量裝置或方法，其中細 胞中發(fā)光量被測量，且用上述提到利用生物發(fā)光現(xiàn)象的報告化驗的方式來 處理該結果信息，其中在單個活體細胞中的發(fā)光量和/或其隨時間變化的測 量是通過光學顯微鏡等觀測該活體細胞和/或其他的生物樣品的發(fā)光圖像而 得到的。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣的一種裝置和/或方法，在藥物發(fā)展 過程中的化合物篩選階段等能夠容易地實現(xiàn)某一特定的基因表達的測定以 及其表達數(shù)量的測量。
本發(fā)明的進一步的目的在于提供一種計算機程序，使這樣的裝置和/或 方法能夠在任意計算機上實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種新穎的發(fā)光測量裝置，其能夠測量多個活體生 物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度，諸如活體組織，細胞和生物學個體，其中發(fā) 光蛋白質(zhì)的表達基因己經(jīng)被引入，分別地適用于各個生物樣品。根據(jù)本發(fā) 明的一個方面，本發(fā)明的發(fā)光測量儀器的特征在于該裝置包括圖像獲取 部分，其獲取包括多個生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像；測量區(qū)域確定部 分，其確定通過該圖像獲取部分得到的該發(fā)光圖像上的至少一個測量區(qū)域； 以及發(fā)光測量部分，在測量區(qū)域確定部分確定至少一個測量區(qū)域時，該發(fā)光 測量部分基于該圖像獲取部分得到的發(fā)光圖像測量在至少一個已確定的測 量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度，從而由包含在至少一個測量區(qū)域的該生物樣 品單獨的測量發(fā)光量或發(fā)光強度。在本發(fā)明裝置中，典型地，該圖像獲取 部分可以包括光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集裝置，且由于光學顯微鏡下的 該生物樣品的發(fā)光現(xiàn)象，該發(fā)光圖像可以是通過觀測光發(fā)出而得到的發(fā)光 顯微鏡圖像。
根據(jù)上述的本發(fā)明的裝置，首先，通過圖像獲取部分得到多個活體生 物樣品的發(fā)光圖像，其中發(fā)光蛋白質(zhì)的表達基因已經(jīng)被引入了活體生物樣 品。其次，該得到的發(fā)光圖像中的至少一個測量區(qū)域通過該測量區(qū)域確定部 分而被確定，然后該測量區(qū)域內(nèi)的發(fā)光量或發(fā)光強度從該采集的圖像那里測 量出來。也就是說，根據(jù)利用該測量區(qū)域確定部分，其可被設計成立刻測量 僅在任意地確定區(qū)域內(nèi)的發(fā)光圖像，以得到其發(fā)光量或發(fā)光強度，因此，通 過設置多個生物樣品中的某一任意樣本，諸如細胞或細胞中的特定區(qū)域， 在測量區(qū)域中，特定樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度的測量將會變的可能。更進
一步的說，上述本發(fā)明的裝置中，通過如上所述的圖像獲取部分，測量區(qū) 域確定部分以及發(fā)光測量部分的結合，多個生物樣品內(nèi)部的各個樣品發(fā)光量 或發(fā)光強度的測量變得簡單易行，在隨后會結合實施例對此進行描述。
此外，上述的本發(fā)明的裝置可進一步包括在多個生物樣品上施加或照 射光線的照明部分，該圖像獲取部分從而可通過該照明部分獲得在多個生 物樣品上施加光線的照明圖像；以及設計為能產(chǎn)生重疊圖像的測量區(qū)域確定 部分，該重疊圖像通過重疊由圖像獲取部分得到的發(fā)光圖像和照明圖像而 產(chǎn)生，然后確定在該重疊圖像上的至少一個測量區(qū)域。在這方面，該照明圖 像可是透射光顯微鏡圖像，其是通過在光學顯微鏡下利用該照明部分上的 照明光線進行透射光觀測而得到的。
這里，可以理解，基于通過重疊按上述方法得到的照明圖像和發(fā)光圖 像而產(chǎn)生的重疊圖像，發(fā)光量或發(fā)光強度被測量的測量區(qū)域被確定，在該測 量區(qū)域的確定操作變得非常的簡單易行。通常，由于生物發(fā)光現(xiàn)象導致的發(fā) 光量是十分微弱的，且生物樣品的發(fā)光圖像對于人眼的分辨力甚至在光學 顯微鏡下觀測來說也是非常暗的。此外，就發(fā)光觀測來說，光線僅僅來自 發(fā)光蛋白質(zhì)存在的區(qū)域，所以很難確定生物樣品的整體形態(tài)和其中發(fā)光部 分的位置。然而，在對要測量區(qū)域的發(fā)光量和發(fā)光強度進行確定時，如果 發(fā)光圖像和照明圖像重疊生成重疊圖像，然后如上所述在該重疊圖像上的 測量區(qū)域被確定，則用戶可以了解存在發(fā)光現(xiàn)象的區(qū)域位于哪一個生物樣 品，那就是說，存在于發(fā)光圖像中生物樣品(的圖像)之中的區(qū)域存在基因表 達，或上述的發(fā)光區(qū)域被定位，且更進一步的說，在某一特定單元中比較 和分析發(fā)光量和/或發(fā)光地點的過程中，可以防止錯誤地選擇其它的細胞。 此外，鑒于不論發(fā)光存在與否，樣品的形態(tài)都可被證實，在樣品圖像中沒 有觀測到發(fā)光現(xiàn)象時，了解樣品的形態(tài)和情況變成了可能。在這方面，根 據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的調(diào)查研究，圖像獲取部分由光學顯微鏡和顯微鏡圖像 采集裝置組成的情況下，更優(yōu)選的，將形成顯微鏡圖像采集裝置的光接收 面上的生物樣品圖像的光學顯微鏡的透鏡組和物鏡設計成，以使得物鏡的 數(shù)值孔徑與投射到光接收面上的生物樣品圖像的放大倍率的比的平方值是 0.01或0.01以上。
在一個本發(fā)明上述的實施例中，本發(fā)明的裝置可設置有控制部分，其
控制圖像獲取部分以使圖像獲取部分重復地工作，以及發(fā)光測量部分，其 可設計為基于在該控制部分的控制下該圖像獲取部分的重復操作來獲取多 個發(fā)光圖像，當至少一個測量區(qū)域通過該測量區(qū)域確定部分確定時，發(fā)光測 量部分從位于相應的發(fā)光圖像中的至少一個測量區(qū)域測量發(fā)光量或發(fā)光強 度。從而，圖像中的特定區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化可被追蹤， 因此， 一般與發(fā)光蛋白質(zhì)或與此相關蛋白質(zhì)融合的任意的特定蛋白質(zhì)的表 達數(shù)量隨時間的變化可被得知。在這點上，該區(qū)域的確定的執(zhí)行不僅僅是依 靠發(fā)光圖像，而是利用如上所述的照明圖像和發(fā)光圖像的重疊圖像來實現(xiàn)， 且該得到的數(shù)據(jù)是直觀的，有可能連續(xù)地直觀的顯示特定的細胞而并不是 錯誤選擇其它的細胞，因此可以實現(xiàn)快速和實時的分析。
此外，以上本發(fā)明的裝置可配有刺激施加設備以對生物學樣本起到刺 激作用。上述的剌激施加設備可為化合物添加設備，其添加某化合物到生
物樣品；溫度調(diào)節(jié)設備，其校準生物樣品的溫度；和/或氣體供應設備，其 供應氣體到生物樣品。
此外，如背景技術部分中所述，例如，在報告化驗用于進行某一特定 基因的表達的測定和在藥物發(fā)展過程該某一特定基因的表達隨時間的變化 的測量時，測試提供給生物樣品的某化合物。因此，在上述發(fā)明裝置的實 施例中，尤其是研究上述的生物樣品上的某一化合物的影響時，該裝置可 進一步的配置有添加預定的化合物到多個生物樣本化合物添加設備，從而 在獲得發(fā)光圖像過程中使化合物能夠任意供給生物樣品。并且，上述發(fā)明 裝置，可并入發(fā)光蛋白質(zhì)表達判斷部分，其判斷某一化合物在生物樣品上 的影響，舉例來說，根據(jù)發(fā)光測量部分來測量發(fā)光量或發(fā)光強度來判斷的 預定的化合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作用， 使用戶能夠很快地認識到化合物在生物樣品上的影響。關于這一點，更具 體地說，在本發(fā)明的裝置設計為可以研究某一化合物在生物樣品上的影響 的情況下，發(fā)光蛋白質(zhì)表達判斷部分可包括參數(shù)計算部分，其根據(jù)發(fā)光測 量部分測量的發(fā)光量或發(fā)光強度來計算預定參數(shù)；以及參數(shù)閾值判斷部分， 其通過該參數(shù)計算部分計算的預定參數(shù)判斷預定的化合物是否引起發(fā)光蛋 白質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作用。該預定的參數(shù)可為任意的指示 化合物在生物樣品上的影響的指數(shù)，舉例來說，IC 50、半值、以及速率常
數(shù)(例如，很多情況下，試劑的效果是由"半值"指示，就是說濃度賦予該試
劑的100%效果值的一半(50%))。此外，為了準確和實時的取得響應某一化 合物的添加后的生物樣品的發(fā)光變化，以及進行發(fā)光蛋白質(zhì)表達的判斷， 本發(fā)明的裝置可包括控制部分，其控制化合物添加設備和圖像獲取部分并 控制化合物添加和圖像獲取的定時。
順便而言，任意生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度的測量中，發(fā)光圖像可 從任意的外部裝置獲取，然后可測量在該發(fā)光圖像的任意區(qū)域的發(fā)光量或 發(fā)光強度。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供用于該發(fā)光測量的信息 處理設備，其基于生物樣品的發(fā)光圖像計算多個活體生物樣品的發(fā)光量或 發(fā)光強度，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已經(jīng)被引入活體生物樣品，特征在 于該設備包括測量區(qū)域確定部分，其在早先獲得的包括生物樣品圖像的發(fā)光 圖像中確定至少一個測量區(qū)域；以及發(fā)光測量部分，其基于活體生物樣品的 發(fā)光圖像，在早先獲得的發(fā)光圖像中測量至少一個測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā) 光強度。在此設備中，盡管需要發(fā)光圖像到該設備的傳輸，但是在一旦獲 取了發(fā)光圖像的情況下，就可以分別測量或計算發(fā)光圖像中采集的多個生 物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度。
應該知道，上述一系列方面和/或本發(fā)明各個實施例的操作，可以利用 任意計算機用于操作控制來實現(xiàn)。因此根據(jù)本發(fā)明，提供一種計算機程序 用于控制發(fā)光測量裝置的操作，該測量裝置從多個活體生物樣品測量發(fā)光 量或發(fā)光強度，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已經(jīng)被引入活體生物樣品，特 征在于該程序包括下面的過程通過操作圖像獲取部分獲取包括生物樣品 的至少一部分的發(fā)光圖像，該圖像獲取部分獲取包括生物樣品的至少一個 部分的發(fā)光圖像;通過該圖像獲取部分確定在發(fā)光圖像中的至少一個測量區(qū) 域；以及基于由該圖像獲取部分得到的發(fā)光圖像，計算在至少一個己確定 的測量區(qū)域內(nèi)發(fā)光量或發(fā)光強度，從而使得計算機執(zhí)行包括在至少一個測 量區(qū)域內(nèi)(多個)生物樣品發(fā)光量或發(fā)光強度的逐一測量。這種計算機程序可 設計為重復地執(zhí)行獲取包括生物樣品的至少一個部分的發(fā)光圖像的過程， 以獲取多個發(fā)光圖像，且在這種情況下，基于該多個發(fā)光圖像，在計算該 至少一個己確定的測量區(qū)域中發(fā)光量或發(fā)光強度的過程中，計算每個發(fā)光圖 像中的至少一個已確定的測量區(qū)域中的發(fā)光量或發(fā)光強度，借助上述的裝
置，可知發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化。
此外，上述的計算機程序可進一步包括操作照明設備照射光線至多個 生物樣品的過程；操作圖像獲取部分獲取照明圖像，該照明圖像包括由該 照明設備的光線照射的該生物樣品，其中，在確定在發(fā)光圖像中的至少一個 測量區(qū)域的過程中，該發(fā)光圖像和照明圖像可被重疊以生成重疊圖像，可 確定其上至少一個測量區(qū)域。在這種情況下，正如上述的發(fā)明的裝置，典型 地，發(fā)光圖像可為通過觀測在光學顯微鏡下的生物樣品中的發(fā)光現(xiàn)象的光 線的發(fā)出而由光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集設備得到的發(fā)光顯微鏡圖像， 且照明圖像可為在光學顯微鏡下透射光觀測的時候由光學顯微鏡和顯微鏡 圖像采集設備而得到透射光顯微鏡圖像。然后，優(yōu)選的是在顯微鏡圖像采 集裝置的光接收面上形成生物樣品圖像的光學顯微鏡的透鏡組和物鏡被設 計為，使得物鏡數(shù)值孔徑與投射到光接收面上的生物樣品圖像的放大率的 比的平方值是0.01或以上。
而且，在上面的計算機程序中，為了研究任意刺激在生物樣品上的影 響，提供給生物樣品刺激的過程可先于獲取發(fā)光圖像的過程而執(zhí)行，這里 在提供給生物樣品刺激的過程中的提供給生物樣品的刺激可為試劑或藥物 刺激、電刺激、氣體刺激、加熱刺激等等。此外，尤其是為了研究任意的 化合物在生物樣品上的影響，操作化合物添加設備的過程可先于獲取發(fā)光 圖像的過程而執(zhí)行，其能夠添加某一預定化合物到生物樣品中，給生物樣 品增加預定的化合物；以及根據(jù)已確定的測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度來 判斷的過程，判斷預定的化合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是 否起到抑制作用的。在這種情況下，如在本發(fā)明裝置中，預定化合物是否 引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作用的判斷過程通常包括 根據(jù)發(fā)光量或發(fā)光強度計算預定參數(shù)的過程；以及根據(jù)計算出的預定參數(shù) 判斷確定的化合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作 用的判斷過程。
更進一步地，在該活體生物樣品的發(fā)光圖像中，可單獨測量多個生物 樣品和可容易地測量單個生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度，如本發(fā)明裝置的 實例所示，這可通過用于發(fā)光測量的計算機程序來實現(xiàn)，該程序可計算多 個活體生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度，其中的表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已經(jīng)
被引入活體生物樣品，其特征在于該程序包括下面的過程在早先獲得的 包括生物樣品圖像的發(fā)光圖像中確定至少一個測量區(qū)域；以及基于活體生 物樣品的發(fā)光圖像，在早先獲得的發(fā)光圖像中測量至少一個測量區(qū)域的發(fā) 光量或發(fā)光強度。
因此，根據(jù)上述本發(fā)明的裝置或計算機的操作，作為實現(xiàn)本發(fā)明目的 的方法，進行從多個活體生物樣品中測量發(fā)光量或發(fā)光強度的發(fā)光測量方 法，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已經(jīng)被引入活體生物樣品，其特征在于該 方法包括下面的步驟獲得包括多個生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像； 確定在該發(fā)光圖像中的至少一個測量區(qū)域；以及基于該發(fā)光圖像來測量在 該已確定的測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度，從而由包含在該至少一個測量 區(qū)域內(nèi)的生物樣品而單獨測量發(fā)光量或發(fā)光強度。另外，本發(fā)明的方法可 進一步包括下面的步驟用照明設備照射光線于該生物樣品上，以及獲得 包括該生物樣品的照明圖像，該生物樣品上的光線是由該照明設備施加的， 其中在確定該發(fā)光圖像中至少一個測量區(qū)域的步驟中，可由重疊該發(fā)光圖 像和照明圖像而生成重疊圖像，且在該重疊圖像中可確定該至少一個測量 區(qū)域。此外，在上述方法中，可以通過重復執(zhí)行獲得包括生物樣品的該至 少一部分的發(fā)光圖像的步驟而得到多個發(fā)光圖像。在測量該已經(jīng)確定的測 量區(qū)域中的發(fā)光量或發(fā)光強度的步驟中，基于多個發(fā)光圖像，測量各發(fā)光 圖像中至少一個已確定的測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度，由此可測量發(fā)光 量或發(fā)光強度隨時間的變化。
關于這一點，典型地，如上述的發(fā)明裝置，發(fā)光圖像可為發(fā)光顯微鏡 圖像，其是通過光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集設備觀測光學顯微鏡下的生 物樣品中發(fā)光現(xiàn)象的光的發(fā)出而得到的，且照明圖像可為透射光顯微鏡圖 像，其是通過在光學顯微鏡下執(zhí)行透射光觀測而用光學顯微鏡和顯微鏡圖 像采集設備得到的。優(yōu)選的是，在顯微鏡圖像采集裝置的光接收面上形成 生物樣品圖像的光學顯微鏡的透鏡組和物鏡，使得物鏡數(shù)值孔徑與投射到 光接收面上的生物樣品圖像的放大率的比的平方值是0.01或以上。
而且，在上述的本發(fā)明方法中，為了研究任意的刺激在生物樣品上的 影響，給生物樣品提供刺激的步驟可先于獲取發(fā)光圖像的步驟而執(zhí)行，這 里在給生物樣品提供刺激的步驟中的提供給生物樣品的刺激可為試劑或
藥物刺激、電刺激、氣體刺激、加熱刺激等。此外，尤其在研究任意的化 合物在生物樣品上的影響的情況下，添加預定化合物到生物樣品的步驟可
先于獲取發(fā)光圖像的步驟而執(zhí)行；并且則進行根據(jù)已確定的測量區(qū)域的發(fā) 光量或發(fā)光強度的測量步驟中測量的發(fā)光量或發(fā)光強度，來判斷預定的化 合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作用的步驟。在 該情況下，在一個實施例中，可依據(jù)加入化合物的定時來執(zhí)行圖像獲取操 作，且在判斷預定的化合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者是否起 到抑制作用的步驟中，通常包括基于發(fā)光量或發(fā)光強度計算預定參數(shù)的步 驟；以及基于已計算出的預定參數(shù)來判斷預定的化合物是否引起發(fā)光蛋白 質(zhì)的表達或定位或者是否起到抑制作用的判斷步驟。
因此，根據(jù)上述的本發(fā)明的裝置、計算機程序或方法，通常當對表達 發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已引入其中的多個活體生物樣品測量發(fā)光量或發(fā)光強度 的時候，就可以有選擇地測量任意觀察的任意樣本的發(fā)光量或發(fā)光強度。 且通過測量每個生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度，無論發(fā)光蛋白質(zhì)到細胞的 基因傳遞效率以及在細胞中發(fā)光蛋白質(zhì)基因表達的個體差異或變化，可以 觀察基因已經(jīng)成功表達的細胞中的生物樣品中的多個細胞或單個細胞，以 及可以測定其中的發(fā)光量和發(fā)光強度。
本發(fā)明的特點在于能僅對其中基因成功表達的細胞或生物樣品的發(fā)光 量或發(fā)光強度進行測量，從而獲得一影響的研究結果，其中確實提供某一 化合物給生物樣品產(chǎn)生影響，且除去涉及基因導入效率的任何假象等，因 此，預計根據(jù)本發(fā)明的生物樣品的發(fā)光量和/或發(fā)光強度的測量方式將作為 一種有效的手段在報告化驗中使用，其可用于在"背景技術"部分中描述的藥 物發(fā)展過程的化合物篩選過程中。更進一步的，在發(fā)明裝置和/或計算機程 序的某些實施例中，建立一種系統(tǒng)，結合了從發(fā)光圖像獲得到發(fā)光量或發(fā) 光強度的測量，或還結合任意預定化合物是否引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定 位或者是否起到抑制作用的判斷，因此同現(xiàn)有技術相比，報告化驗能夠快 速的并且容易地實現(xiàn)。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將部分顯而易見，且部分會在下面描述。
附圖,


圖1A是用于描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例中的發(fā)光測量裝置基本結 構示例的示意圖。圖1B是根據(jù)本發(fā)明實施例中的包括反轉光學顯微鏡的 發(fā)光測量裝置結構的示意圖，以及圖1C是用于描述圖1B的樣品容器周邊 提供刺激至細胞的設備更多細節(jié)的示意圖。圖1D是用于說明發(fā)明的利用 雙圖像采集設備的發(fā)光測量裝置的另一個示例的示意圖2A是用于描述在發(fā)光測量裝置的信息處理設備中控制結構形式的 結構圖，以及圖2B是連接到信息處理設備150上的操縱板的示意圖3是用于描述在信息處理設備150中作為控制部分的CPU 150a和相 關設備的功能框圖4A是用于描述說明重復照明圖像的獲得且實現(xiàn)發(fā)光圖像情況的過 程。期間T表示獲得所有圖像的持續(xù)時間，曝光時間t表示采集一組照明圖像 和發(fā)光圖像所用的時間，以及圖像捕獲時間間隔AT表示在采集照明圖像和 發(fā)光圖像過程的連續(xù)的起點之間的間隔時間。在每個曝光時間t，當水平線 處于圖上端時，在獲得時期期間隨著光源變亮照明圖像被采集，且當水平 線處于圖下端時，光源變暗且完成發(fā)光圖像的獲得；
圖4B用流程圖的形式描述了在設置觀測區(qū)域中的過程；
圖4C是用示意圖的方式描述了測量樣品的發(fā)光圖像和照明圖像的重疊 圖像，并說明隨時間的發(fā)展怎樣確定測量區(qū)域；
圖4D是用于描述在圖4C的測量區(qū)域中發(fā)光強度預期變化的示例的曲線 圖。在該圖中T1-T4示意性的表示圖4C的對應影像點的測量區(qū)域中的各自的 發(fā)光強度；
圖5A示意性的描述了發(fā)光量的變化的示例，其在本發(fā)明的發(fā)光測量裝 置的發(fā)光量測量中，隨著在測量樣品中加入不同濃度的化合物而預期的進 行。圖5B說明了基于圖5A的結果執(zhí)行反應速度常數(shù)的計算過程。圖5C是當 不同種類的化合物A和B添加至測量樣品時發(fā)光量的預期變化的說明圖6A是本發(fā)明發(fā)光測量裝置的一個實施例中的TV監(jiān)視器上的屏幕顯 示開始菜單的示例圖；圖6B是參數(shù)輸入屏幕的示例圖，該參數(shù)輸入屏幕用 于在該開始菜單屏幕中輸入?yún)?shù)；圖6C和6D是本發(fā)明發(fā)光測量裝置的一個 實施例中的TV監(jiān)視器上的屏幕顯示圖像監(jiān)視器菜單的示例圖；圖6E是數(shù)據(jù) 分析菜單屏幕的示例圖，該數(shù)據(jù)分析菜單屏幕用于執(zhí)行結果分析和圖像監(jiān)
視器菜單屏幕顯示設置；圖6F是用于描述已在圖6D圖示法中描繪的發(fā)光量 連同表示半值的輔助線(虛線)的曲線圖7A是用于描述當任意的化合物添加至測量樣品時的發(fā)光測量和分析 中操作步驟的流程圖；以及圖7B是用于描述在一個圖像獲取過程中獲得和 儲存發(fā)光圖像和/或照明圖像的步驟的流程圖8用于描述在發(fā)光測量裝置1中報告化驗的操作示例的流程圖； 圖9是作為樣品被引入海拉細胞的質(zhì)粒的預期分子狀態(tài)的說明示例，其 中質(zhì)粒為熒光素酶基因通連具有四環(huán)素操縱基因的表達媒介(Tet02)。如圖 9A所示，當TetR同型二聚體與Tet02區(qū)域結合時，該熒光素酶基因連接到 Tet02區(qū)域而不被表達。另一方面，當四環(huán)素被給予該細胞，如圖9B所示， 該TetR同型二聚體在結構上起變化并從該Tet02區(qū)域分離出去，從而導致熒 光素酶的表達；
圖10是在該示例中海拉細胞的照明圖像(A)，發(fā)光圖像(B， C)，以及重 疊圖像(D);
圖11A是被確定的測量區(qū)域中照明圖像和發(fā)光圖像的重疊圖像； 圖llB描述了圖llA的ROIs中的熒光素酶發(fā)光強度隨時間變化的測量 結果。
發(fā)明最佳實施例
在下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述，其中相同 元件用相同的參考^i己表示。 本發(fā)明裝置的結構 基本結構
圖1A示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的該發(fā)光測量裝置1優(yōu)選實施例的大 致結構，其用于測量諸如生物機體的活體組織、細胞以及生物個體的任意 生物樣品中的生物發(fā)光現(xiàn)象導致的發(fā)光量或強度。
參考該圖，本發(fā)明的發(fā)光測量裝置包括容器ll，諸如實驗皿和微板 玻璃，該容器作為基礎部件，其中加入了包含測量樣品10和發(fā)光培養(yǎng)基的 培養(yǎng)液；臺面30，由其上設置容器ll的器皿構件形成，兩個在二維方向上 調(diào)節(jié)臺面30的平臺移動設備50，其附在臺面預定位置，并彼此垂直(沿90。
方向)；物鏡70，用于對測量樣品成像；照明設備90，用于在測量樣品10上 照射光線；化合物添加設備IIO，用于向該測量樣品10中添加預定的化合物； 圖像采集設備130,用于采集由物鏡70形成的測量樣品10的圖像；以及信息 處理設備150，用于控制上述的相應設備的操作，并處理在各個設備中獲得 的或從各個設備傳送的信息。
在此基本結構中，臺面30可設置為垂直于物鏡70光軸(以下稱之為Z軸)， 且在該信息處理設備150的控制下通過臺面控制器(沒有顯示)驅動該移動設 備50，可使臺面在垂直于該光軸(Z軸)的方向(例如，X方向和Y方向)上移動。 更進一步的，為了將光線照射到測量樣品IO，該照明設備卯可包括可見光 波長的非相干光源，諸如鹵素燈，LED光源，鎢絲燈，汞燈以及金屬鹵化 物燈。在這點上，諸如激光的相干光源，在其光線通過擴散板等變成非相 干光的情況下，可以作為該光源來使用。此外，盡管在通常情況下使用具 有可見光波長的光，但是也可以使用紅外光?？梢岳斫猓敳徊杉彰鲌D 像時，該裝置上可不裝備照明設備卯。
該圖像采集設備130通常包括具有圖像傳感器的高靈敏度CCD(電荷耦 合器件)攝像機，且如下文所詳述，并在該信息處理設備150的控制下采集發(fā) 光圖像(根據(jù)測量樣品10中的組織或細胞等的生物發(fā)光現(xiàn)象而發(fā)出的光線， 通過該物鏡觀測得到的該測量樣品10的圖像)和照明圖像(通過該物鏡在照 明設備90的照明光線下觀測該測量樣品10而得到的該測量樣品10的圖像)。 該CCD攝像機可優(yōu)選為裝備冷卻系統(tǒng)的冷卻CCD，該冷卻系統(tǒng)具有用于冷 卻和保持0。C左右溫度以抑制暗電流的Pdtier器件，但是CMOS圖像傳感器、 SIT攝像機等也是可被應用的。三片式彩色攝像機也可用于該圖像采集設備 130以便采集彩色照明圖像。
在這點上，在上述的發(fā)明中為了獲得優(yōu)良的發(fā)光圖像，選擇在該圖像 采集設備130上形成的該測量樣品圖像的物鏡70，以便實現(xiàn)(數(shù)值孔徑/放大 倍率)2的值為O.Ol或O.Ol以上的情況。
更進一步的，為了研究該測量樣品10中的生物樣品上的任意化合物的 影響，該化合物添加設備110可為定量精確分配設備，其在信息處理設備150 的控制下在容器ll中添加預定的化合物(例如，四環(huán)素等)。
且該信息處理設備150可為任意普通的個人計算機，其能控制上述的發(fā)
光測量裝置的一系列組合操作，詳情如下所述。 該發(fā)光測量裝置結構的示例
本發(fā)明上述的發(fā)光測量裝置可由反向顯微鏡構成。在圖1B和1C中，用 示意圖的方式描述了前述的示例性的結構。
在圖1B中描述的該發(fā)光測量裝置包括反向顯微鏡，該反向顯微鏡包括 用于將光線從光斷照明設備)90引導至測量樣品10的照明光學系統(tǒng)；光學觀 測系統(tǒng)，其用于生成該測量樣品10的圖像；目鏡75，其用于為目測放大該 測量樣品的圖像；CCD攝像機130(圖像采集設備或顯微鏡圖像采集設備)， 其具有用于采集該測量樣品10的顯微鏡圖像的圖像傳感器130a;以及計算 機150(信息處理設備)，其與CCD攝像機130相連并具有TV監(jiān)視器150g。
上述的光學顯微鏡的結構可為普通的反向型顯微鏡，其中的該照明光 學系統(tǒng)構建有聚光透鏡91和偏轉鏡92，該偏轉鏡92用于從該光源90開始按 上述次序偏轉照明光和聚光透鏡93的光軸。另一方面，該觀測光學系統(tǒng)構 建有物鏡70、第一中繼透鏡72、偏轉鏡73和第二中繼透鏡74，其中該物鏡 70用于形成該測量樣品10的圖像，該偏轉鏡73用于偏轉來自該物鏡70的光 線，該第二中繼透鏡74協(xié)同第一中繼透鏡72，在成像平面上形成來自物鏡 70的圖像(測量樣品10的圖像)。第二中繼透鏡74和成像平面之間，可設置轉 換鏡76，以在通過該目鏡75的目測和通過該CCD攝像機130的觀測之間，使 其能夠按該測量樣品10的圖像的觀測方式實現(xiàn)一個或多個變化。關于這一 點，對于該轉換鏡76，取代使用機械轉換類型，可用半反光鏡來將該光路 分成兩條。
在上述結構中的該測量樣品的透射光觀測中，該測量樣品10的照明是 通過正常光學顯微鏡的透射光觀測情況中的Koehler照明來實現(xiàn)的。因此， 來自該光源90的光線首先由該聚光透鏡91轉變?yōu)槠叫泄馐?，且當該光?0 的圖像在該聚光透鏡93的光孔位置形成時，該光線將測量樣品10照亮。然 后，照亮該測量樣品10的該光線穿透該測量樣品10進入物鏡70，依靠第一 中繼透鏡72和第二中繼透鏡74在該成像平面上形成該測量樣品10的圖像， 最后觀察者通過該目鏡75觀測到在該成像平面上的該測量樣品10的結果圖 像。更進一步的，在該CCD攝像機130對該測量樣品10的圖像的采集過程中， 穿過第二中繼透鏡74的光線被該轉換鏡76反射，從而在該CCD攝像機130的 圖像傳感器130a上形成該測量樣品10的圖像。在此過程中，該物鏡放大倍 率可為例如20倍。
如圖1C中的詳情所示，該容器ll，其中將該測量樣品10同培養(yǎng)液一起 放置，其優(yōu)選的可為樣品容器ll，該樣品容器ll如實驗皿，具有隨著鉸鏈 19轉動的蓋I8。樣品容器ll由具有顯微鏡透明蓋板玻璃相同的光學特性的 材料構成，且該材料具有0.17mm的厚度，以便在樣品容器ll底部的樣品通 過常規(guī)物鏡就能觀察到(關于這一點，樣品容器ll并不只限于諸如實驗皿， 并且可以使用玻璃載片，微型板等)。更進一步的，為了保持該樣品容器ll 中的濕度，該樣品容器11位于水槽13內(nèi)，且通過噴嘴14對水槽13進行純水 供給，且更進一步同該槽13—同設置有蓋的保溫箱12以保持濕度。然后， 如圖1C中的詳情所示，在該槽13的頂面，通過氣體供應管16從氣罐15中供 應CC^氣體，該氣罐15設置在該測量裝置的外部。在氣罐15中的氣體是如 5%的(302和95°/。的02的混合氣體。供應給保溫箱12的該CO,氣體的流速可 為大約50mL/min。此外，優(yōu)選為，加熱板17可放置于該樣品容器11的底部。 該加熱板17,通常通過溫度控制器(沒有顯示)按0.5。C的不進間隔調(diào)整該樣 品容器中的溫度。
此外，用作化合物添加設備的自動分配設備110在該信息處理設備150 的控制下，向該容器ll中添加預定的化合物，預定量的試劑溶液由泵110b 從試劑容器110a中抽取，且從噴嘴110c注入該容器11。如圖所示，當該樣品 容器11放進有蓋的保溫箱12中，優(yōu)選為，利用馬達(沒有顯示)，與該自動分 配設備110的操作協(xié)調(diào)一致開啟該保溫箱12的蓋20以及該樣品容器11的蓋 18，且先于從該噴嘴110c處注入試劑溶液，并在注入該溶液之后，利用該 馬達關閉該蓋20和該樣品容器的蓋18。在這點上，隨后會對計算機的控制 做出說明，該自動分配設備110可在顯微鏡圖像的獲得前后和/或在其間的任 意的時間進行操作。
而且，如本發(fā)明的裝置基本結構的說明所描述，優(yōu)選為在該樣品臺面 30上設置臺面調(diào)節(jié)設備，其可沿水平方向(在X軸方向和Y軸方向)任意移動 該樣品臺面30。該臺面調(diào)節(jié)設備可由兩個步進馬達構成，該兩個步進馬達 可由樣品臺面控制器(沒有顯示)根據(jù)該信息處理設備150的命令來驅動，以
便該樣品臺面30的位置可以自動地移動和調(diào)整。
另外，優(yōu)選為，該樣品臺面30下方，在物鏡70四周的位置，物鏡加熱 器81可接觸該物鏡70設置，以便該物鏡70的溫度可通過該物鏡加熱器81在 溫度調(diào)節(jié)器(沒有顯示)的控制下按0.5。C的步進間隔來調(diào)整，因此該物鏡70 的外部將維持在任意的溫度。同時，在該物鏡加熱器81的四周設置了焦點 位置變化設備80。該焦點位置變化設備80是用于在該Z軸上驅動該物鏡的機 構，且通過齒條-齒輪機構(沒有顯示)來上下移動該物鏡70。隨著計算機控 制的步進馬達(沒有顯示)執(zhí)行轉動該齒條-齒輪機構的旋鈕的操作。或者， 該Z軸物鏡驅動機構可為摩擦輥機構。
在該CCD攝像機130的光接收面上的、采集該測量樣品10的發(fā)光圖像和 照明圖像的該圖像傳感器130a可以具有，例如，1360X1024的像素數(shù)目。 在本發(fā)明裝置中，從該測量樣品10的透射光觀測中得到的該透射光顯微鏡 圖像(照明圖像)，和從該測量樣品10的發(fā)光觀測中得到的該發(fā)光顯微鏡圖像 (發(fā)光圖像)，即通過觀測該測量樣品10的細胞中該發(fā)光現(xiàn)象的微弱光線，上 述的兩者可由該CCD攝像機130采集。因此，如所描述的那樣，為了改善發(fā) 光觀測中的信噪(S/N)比，該CCD攝像機130可裝備冷卻系統(tǒng)29，在該冷卻系
統(tǒng)的底部具有用于冷卻系統(tǒng)和保持o。c左右溫度以抑制攝像機的暗電流的
Pdtier器件。另外，優(yōu)選為，在該CCD攝像機130的光接收面上方設置紅外 線截止濾鏡77，該紅外線截止濾鏡77截斷可能成為背景光的紅外輻射。CCD 攝像機130采集的圖像通過信號電纜傳送至該信息處理設備150，并顯示在 TV監(jiān)視器上。更進一步的，該CCD攝像機130可為能夠采集彩色照明圖像的 三片式彩色攝像機。對于顯微鏡圖像的圖像采集設備，也可應用例如CMOS 圖像傳感器、SIT攝像機等。
此外，在圖1A的基本結構和圖1B-C的示例中，盡管為了獲得該測量樣 品10的圖像的裝置采用反向光學顯微鏡，但是該光學顯微鏡也可為豎直型 的顯微鏡，并且可裝備多個圖像采集設備130。例如，如圖1D所示，該物鏡 70可自放置在該臺面30的該容器11的上端朝向該測量樣品IO(在該情況下， 該保溫箱12的結構可適當?shù)男薷?，以便該物鏡70可以朝向該測量樣品10)。
而且，在提供兩個圖像采集設備130的情況下(可以理解采用的是反向顯 微鏡)，該測量樣品10發(fā)出的光線穿過該物鏡70和分色鏡71，該分色鏡71根
據(jù)光的波長(即，光的顏色，諸如紅、綠)分離該光線，且這些分離的光線由
不同的圖像采集設備130根據(jù)相應的波長所采集，因此，該測量樣品10的圖 像將能夠根據(jù)波長有選擇地被采集。這些功能允許在一個測量樣品中具有 不同波長發(fā)光蛋白質(zhì)的發(fā)光觀測和/或在一個測量樣品中不同于發(fā)光蛋白質(zhì) 的發(fā)光波長的熒光波長的熒光物質(zhì)的觀測。在這點上，為了選擇被采集圖 像的波長，可使用有選擇地通過任意波長的濾光器(為選擇顏色，多個濾光 器可被交替的交換)。
信息處理設備的結構
該信息處理設備150可由包括CPU的、能夠執(zhí)行任意類型的本領域技術 人員所公知的多種圖像處理的計算機構成。如所述的，該信息處理設備150 控制本發(fā)明的發(fā)光測量裝置中的相應部分的操作，以獲得作為圖像數(shù)據(jù)的 顯微鏡圖像，并還進行獲取圖像的該處理和分析，以及進行該發(fā)光測量裝 置中的相應設備的操作控制。
圖2A以功能圖的形式描述了該信息處理設備150的結構以及配置于該 發(fā)光測量裝置中的相應設備。參照該圖，該信息處理設備150包括CPU 150a; 存儲器155，其儲存用于控制CPU 150a操作的控制程序；信號處理電路151 和數(shù)字變焦電路152，該數(shù)字變焦電路152用于將該CCD攝像機130采集的圖 像轉換為圖像數(shù)據(jù)；顯示控制電路153和TV監(jiān)視器150g，該TV監(jiān)視器150g 用于顯示該CCD攝像機130采集的圖像；錄放控制電路156和記錄介質(zhì)驅動 器157，該記錄介質(zhì)驅動器157用于記錄和/或在TV監(jiān)視器150g上顯示由該 CCD攝像機130采集的圖像和/或通過處理該采集的圖像而得到的圖像；以及 操縱板154，該操縱板154用于用戶指令的輸入。如圖2B所示，在該操縱板 154上設置多種按鈕，諸如再現(xiàn)按鈕154a，記錄按鈕154b，快門按鈕154c， 變焦放大按鈕154d，變焦縮小按鈕154e，十字光標按鈕154f以及運轉模式開 關154g，因此通過連接到該CPU 150a的該操縱板154，用戶指令可輸入到該 信息處理設備150。
在上述的結構中，該CCD攝像機130的圖像傳感器130a上的測量樣品10 的顯微鏡圖像轉化成模擬電信號，即通過該圖像傳感器轉變成模擬圖像信 號。得到的圖像信號在CPU150a的控制下傳送到信號處理電路151，在信號
處理電路151中對于圖像信號的放大處理、過濾處理和減諸如輪廓增強的任 何圖像處理被執(zhí)行。隨后，已經(jīng)處理的圖像信號發(fā)送到該數(shù)字變焦電路 152(數(shù)字信號處理部分)。該數(shù)字變焦電路152執(zhí)行來自該信號處理電路151 的模擬圖像信號的A/D轉化，以生成數(shù)字圖像信號，且在諸如gamma校正的 任何數(shù)字處理之后，根據(jù)其需要，該獲得的圖像信號被傳送至該顯示控制 電路153和錄放控制電路156，分別用于在TV監(jiān)視器150g上顯示圖像，以及 將圖像數(shù)據(jù)錄入設置在存儲槽(沒有顯示)中的可拆卸記錄介質(zhì)157(例如，存 儲卡、硬盤、磁盤、磁光盤等等)。關于這一點，在本發(fā)明的裝置中的該數(shù) 字變焦電路152設計為能夠僅截取任意區(qū)域，該單獨任意區(qū)域位于由CCD攝 像機130采集的整個像素區(qū)域中，并且當增大該數(shù)字變焦電路152的放大倍 率時，傳送該截取的圖像區(qū)域至該顯示控制電路153或該錄放控制電路156。 因此，當該部分被放大和/或僅記錄該部分時，可以在TV監(jiān)視器150g上顯示 的CCD攝像機130采集的顯微鏡圖像的僅一部分。
而且，在上述的結構中，該錄放控制電路156可設計為通過響應從CPU 150a發(fā)出的再現(xiàn)控制信號，從而以讀出記錄在該記錄介質(zhì)157中的數(shù)字圖像 信號，且讀出的數(shù)字圖像信號可通過顯示控制電路153輸入到TV監(jiān)視器 150g，以便在監(jiān)視器150g的屏幕上顯示測量樣品10的記錄圖像。
在上述的信息處理裝置的操作中，當用戶開啟位于該操縱板上的該記 錄按鈕154時，本發(fā)明的設備執(zhí)行記錄模式，其中CPU150a提供記錄控制信 號給該錄放控制電路153。然后，響應于該記錄控制信號，該錄放控制電路 153在記錄介質(zhì)中記錄由數(shù)字變焦電路152提供的圖像信號。更進一步的， 當再現(xiàn)按鈕154b開啟時，該發(fā)明的裝置進入再現(xiàn)模式，其中CPU 150a提供 再現(xiàn)控制信號至該錄放控制電路156，并在TV監(jiān)視器150g上顯示上述記錄的 圖像。此外，當記錄按鈕154a和快門按鈕44同時被按下，來自CPU 150a的 控制信號被輸出到該數(shù)字變焦電路34，且該CCD攝像機130在此時拍攝的圖 像幀被進行該數(shù)字處理信號處理，并合并到存儲器155中。然后，合并到存 儲器155中的該圖像數(shù)據(jù)通過任意壓縮電路壓縮，并通過卡讀/寫設備的方式 將其記錄到存儲卡中。
在數(shù)字變焦電路152中執(zhí)行的在由CCD攝像機130合并的整個像素區(qū)域 中截取單獨的任意區(qū)域的設置，通過利用變焦放大按鈕154d，變焦縮小按
鈕154e以及十字光標按鈕154f來完成。在截取圖像區(qū)域的設置中，顯示"變 焦中心位置"表示顯示通過數(shù)字變焦電路152截取的圖像區(qū)域的中心，且同 時顯示在該TV監(jiān)視器150g上被截取該區(qū)域的框。在觀察該TV監(jiān)視器150g 時，用戶通過操作十字光標按鈕154汰設置該變焦中心位置位于任意方位， 以及通過變焦放大按鈕154d和變焦縮小按鈕154e來確定圖像截取區(qū)域的尺 寸。通過該截取步驟產(chǎn)生的該圖像的放大率可在M4.00(由該CCD攝像機采 集的整個區(qū)域)到4.00(由該CCD攝像機采集的整個區(qū)域的l/4)之間的范圍內(nèi) 隨意設置。
關于這一點，如上所述圖像的放大可通過在調(diào)節(jié)該顯微鏡(光學變焦) 上的光學系統(tǒng)來實現(xiàn)，從而代替該數(shù)字變焦電路152的使用。例如，諸如通 過步進馬達的馬達驅動沿著光軸改變該CCD攝像機130和第二中繼透鏡74 之間的焦距，從而實現(xiàn)光學變焦。并且，在用實現(xiàn)光學變焦的鏡頭(變焦鏡 頭)結構中，利用三個可變放大率的鏡頭組，該鏡頭的焦距在10步內(nèi)可手動 地或自動地改變，補償鏡頭組實現(xiàn)像差補償?shù)?，且對焦鏡頭實現(xiàn)調(diào)焦(沒有 顯示)。根據(jù)從CPU 150a輸出的該控制信號通過設置在該變焦鏡頭外圍的變 焦馬達(超聲馬達等)的操作，驅動變焦鏡頭可使該變焦鏡頭沿光軸移動。
進一步的，作為重要結構的信息處理設備150，為了控制該些設備的操 作，其可與自動分配裝置110以及照明設備卯相連，以便該CCD攝像機130 圖像信號的采集與該自動分配設備110的分配操作可以同時執(zhí)行。
CPU中的處理
對本發(fā)明的裝置中的相應設備與電路的操作控制，是由作為發(fā)光測量 裝置的控制部分的上述該信息處理設備150的CPU 150a按照讀入CPU 150a 中的控制程序來完成。圖3用功能框圖的方式顯示CPU 150a執(zhí)行的處理的示 例，其作為該發(fā)光測量裝置的控制部分在該信息處理設備150中運行。在這 點上，CPU150a在下文被稱為控制部分。
由該圖得知，在信息處理設備150中，該控制部分150a與該存儲部分 150b連接，該時鐘發(fā)生部分150c記錄系統(tǒng)時間，通信接口部分150d和輸入/ 輸出接口部分150e穿過總線。
在上述的結構中，通信接口部分150d位于控制部分150a和多個設備之
間，諸如該臺面調(diào)整裝置50，照明設備90，化合物添加設備IIO，圖像采集 裝置130，設置在如上說明的該發(fā)光測量裝置中，且在該發(fā)光測量裝置中從 該控制部分150a到相應設備傳送指令，從各個設備獲取數(shù)據(jù)并將其傳送到 控制部分150a。該數(shù)據(jù)通信電路可為有線或無線系統(tǒng)。進一步的，輸入/輸 出接口部分150e是該控制部分150a與輸入設備150f(其可為用于發(fā)光測量設 備中用戶指令輸出的任意設備，如鍵盤以及鼠標，或配合麥克風和鼠標實 現(xiàn)定點設備功能的監(jiān)視器)，和輸出設備150g(該裝置可使任意的用戶能夠識 別信息，如通過發(fā)光測量設備得到的測得圖像和/或測量結果以及裝置的狀 態(tài)，例如，TV監(jiān)視器(可包括家庭電視)，揚聲器以及打印機)之間通信的媒 介接口。
存儲部分150b可為儲存介質(zhì)，如RAM和ROM之類的存儲設備，如硬盤、 軟盤以及光盤的固定硬盤設備等，其中圖像數(shù)據(jù)庫150bl、發(fā)光測量結果存 檔150b2、以及誘導/抑制判斷結果存檔150b3被存儲。在圖像數(shù)據(jù)庫150bl 中，存儲了用于特定識別一對發(fā)光圖像和照明圖像的"圖像識別信息"； 一對發(fā)光圖像和照明圖像；在一對發(fā)光圖像和照明圖像中的每個發(fā)光圖像 和照明圖像被采集的采集時間內(nèi)，該些數(shù)據(jù)彼此之間相互關聯(lián)(相當于在圖 2A中的記錄介質(zhì)157)。在發(fā)光測量結果存檔150b2中，有存儲圖像設定識別 信息，采集時間，以及當該些數(shù)據(jù)彼此相互關聯(lián)時通過下文描述的發(fā)光測 量部分150all來測量的測量區(qū)域中的發(fā)光量或發(fā)光強度。同樣，在誘導/抑 制判斷結果存檔150b3中，存儲下文描述的誘導/抑制判斷結果部分150a12 中的判斷結果。
該控制部分150a具有用于存儲控制程序的內(nèi)部存儲器(圖2A中的存儲 器155)，該控制程序如OS(操作系統(tǒng))，根據(jù)該些程序確定多種過程、任何必 要的數(shù)據(jù)以及執(zhí)行多個過程。
該過程部分可被設置于該控制部分150a的操作中，例如，如下所示
化合物添加指令部分150al —通過該通信接口部分150d命令該化合物 添加設備110進行化合物的添加。
照明開/關指令部分150a2 —通過該通信接口部分150d對該照明設備90 執(zhí)行開啟(曝光ON)以及停止(曝光OFF)的命令。
圖像采集指令裝置150a3 —通過該通信接口部分150d命令該圖像采集
裝置130執(zhí)行圖像的采集。
圖像獲取部分150a4 —通過該通信接口部分150d得到從圖像采集裝置 130傳輸?shù)膱D像(發(fā)光圖像或照明圖像)。
圖像重復采集指令部分150a5 —通過重疊該圖像獲取部分150a4獲得的 發(fā)光圖像和照明圖像生成重疊圖像，且引用該重疊圖像的用戶判斷該圖像 的重復采集是否有必要。在這點上，該圖像重復采集指令部分150a5可設置 為根據(jù)圖像獲取部分150a4得到的發(fā)光圖像的采集區(qū)域中是否覆蓋所需的 發(fā)光測量樣品IO，從而判斷該圖像的重復采集是否有必要。
觀測區(qū)域定義部分150a6 —通過重疊該圖像獲取部分150a4獲得的發(fā)光 圖像和照明圖像生成重疊圖像，且要求用戶在重疊圖像中定義所需觀察區(qū) 域。在這點上，當位于圖像重復采集指令裝置150a5中的圖像重復采集的命 令執(zhí)行時，在圖像重復采集之后的通過該圖像獲取部分150a4獲得的發(fā)光圖 像和照明圖像的重疊圖像中，該觀測區(qū)域定義部分150a6可使用戶確定想要 的觀測區(qū)域。
位移量計算部分150a7—當觀測區(qū)域由觀測區(qū)域定義部分150a6確定得 到時，其計算平臺30的位移量，以便該圖像采集裝置130視場的中心與定義 的觀測區(qū)域的中心重合。
位移指令部分150a8 —通過該通信接口部分150d基于由位移量計算部 分150a7計算的位移量命令該平臺移動設備50移動平臺30。
圖像存儲部分150a9 —在圖像數(shù)據(jù)庫150bl的預定的存儲區(qū)域中，儲存 由圖像獲取部分150a4采集到的發(fā)光圖像和照明圖像(包括當圖像重復采集 指令部分150a5中沒有圖像重復采集指令時所涉及的該發(fā)光圖像和照明圖 像)以及發(fā)光圖像和照明圖像的采集時間。
測量區(qū)域確定部分150a10 —要求觀測者(用戶)確定在存儲在圖像數(shù)據(jù) 庫150bl的發(fā)光圖像或者由重疊發(fā)光圖像和照明圖像生成的存儲在該圖像 數(shù)據(jù)庫150bl中的重疊圖像中所需測量區(qū)域。
發(fā)光測量部分150a11—從由測量區(qū)域確定部分150alO已確定的測量區(qū) 域測量發(fā)光量或發(fā)光強度，其分別儲存在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中。
誘導/抑制判斷部分150a12 —用于該相關測量區(qū)域的判斷，由該發(fā)光測 量部分150all分別測量的位于測量區(qū)域內(nèi)的發(fā)光量或發(fā)光強度來判斷預定
化合物是否誘導或抑制了發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位。
在這點上，該誘導/抑制判斷部分150al2可由以下處理部分構成 參數(shù)計算部分150al21 —通過該發(fā)光測量部分150all測量位于每個測量 區(qū)域內(nèi)的發(fā)光量或發(fā)光強度，從而為相應的測量區(qū)域計算預定的參數(shù)(例如， IC50、半值、速率常數(shù)等)。
參數(shù)閾值判斷部分150al22 —根據(jù)該參數(shù)計算部分150al21所計算的該 相應的測量區(qū)域的參數(shù)，判斷對于該相關測量區(qū)域預定化合物是否誘導或 抑制了發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位。該判斷可這樣的實現(xiàn)，如當不同種類和/ 或濃度的化合物提供的刺激被應用時，可確定隨不同種類和/或濃度的化合 物而定的發(fā)光量的變化或差別，或根據(jù)該已確定的測量區(qū)域中的發(fā)光量數(shù) 據(jù)來確定合適種類和/或濃度的化合物。
裝置的操作
上述的本發(fā)明的裝置的各種操作的執(zhí)行方式將在下文中描述。 (l)測量樣品圖像的獲取
如從上述說明得知，在該照射設備90的關閉(曝光OFF)的情況下，隨著 測量樣品由于發(fā)光現(xiàn)象而導致的光線的出射，通過物鏡采集該圖像采集設 備130的光接收面上形成的圖像而得到測量樣品的發(fā)光圖像。在該發(fā)光圖像 的獲取中，當在照明開/關指令部分150a2的控制下該照明設備90關閉的情況 時，該圖像采集設備130在圖像采集指令裝置150a3的控制下采集測量樣品 IO的圖像，且該獲得的發(fā)光圖像在圖像獲取部分150a4的控制下被傳送至該 信息處理設備150，并與該時鐘發(fā)生部分150c提供的時間相關聯(lián)。另一方面， 測量樣品的發(fā)光圖像，如所述的，其通過該圖像采集設備130的采集而得到， 當在照明開/關指令部分150a2(曝光ON)的控制下該照明設備90開啟的情況 時，在該測量樣品10上照射光線，并響應該圖像采集指令部分150a3的控制 從物鏡70得到測量樣品10的圖像。然后，該獲得的發(fā)光圖像在圖像獲取部 分150a4的控制下被傳送至該信息處理設備150，并與該時鐘發(fā)生部分150c 提供的圖像獲取時間相關聯(lián)。
在這點上，如己被描述的那樣，在發(fā)光蛋白質(zhì)發(fā)光現(xiàn)象測量的情況中， 該發(fā)光強度太微弱從而導致圖像采集設備例如CCD攝像機不能充分的測定
光信號，這樣細胞的內(nèi)部結構通常不能被觀測。因此，當在該樣品中觀測 細胞或觀察對象時，難如一般顯微鏡方法一樣調(diào)節(jié)物鏡的焦點。所以，在 該發(fā)光觀測中，可根據(jù)在清楚的光線觀測中獲得的該測量樣品的顯微照明 圖像，來確定物鏡焦點位置，即由諸如鹵素燈的光源發(fā)出的光經(jīng)由照明光 學系統(tǒng)來照明該測量樣品。例如，通過在該物鏡的光軸上設置該物鏡的焦 點位置到大致中心位置，在先于發(fā)光觀測的透射光觀測中確定高對比圖像
的兩個位置之間，當生物發(fā)光蛋白質(zhì)的發(fā)光強度增大時，得到聚焦在該CCD 攝像機上的清楚的發(fā)光圖像。
根據(jù)本發(fā)明的裝置隨后的說明，在某些發(fā)光測量和分析中，照明圖像 和發(fā)光圖像被成對的獲取。進一步的，為了跟蹤測量樣品中的發(fā)光量或發(fā) 光強度隨時間的變化，例如，如圖4A所示，隨著圖像獲取周期T、曝光時間 t以及圖像-捕獲時間間隔AT設置的程序，照明圖像和發(fā)光圖像可多次的交替 采集。
然后，與由該圖像存儲部分150a9的進程，與得到的采集時間一起，該 得到的發(fā)光圖像和照明圖像可被儲存在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中的預定存儲區(qū)。
(2) 化合物的添加
當測量樣品加入任意的預定化合物時，由在該控制部分150a中的該化 合物添加指令部分150al的進程，通過該通信接口部分150d對該化合物添加 設備110給出該化合物添加的執(zhí)行指令，作為對此的響應，由該化合物添加 設備l 10使預定數(shù)量的化合物加入容器11 。
(3) 觀測區(qū)域的定義
在本發(fā)明的裝置中，先于用于發(fā)光測量的圖像獲取，可設置位于該平 臺的該容器l 1中的該測量樣品內(nèi)的觀測區(qū)域，即用于隨后發(fā)光測量的該測 量樣品中用戶想要觀測的地方。當觀測區(qū)域被確定時，在用于發(fā)光測量的 圖像獲取中，移動該平臺以使該確定的觀測區(qū)域位于該圖像采集設備130大 致的視場中心。如本領域技術人員得知那樣，通常，在光學顯微鏡的視場 中，位于光軸上和周圍的圖像為明亮的和較少失真的，因此，通過產(chǎn)生到 該視場中心的被觀測的區(qū)域，可獲取優(yōu)良的顯微鏡圖像。進一步的，可以 理解，通過觀測區(qū)域的這種確定，可以在發(fā)光測量中獲取有意義的圖像，
即，用于發(fā)光量或發(fā)光強度測量區(qū)域的圖像中的發(fā)光是可見的。
例如，觀測區(qū)域的設置可按照圖4B中流程圖的進程而實現(xiàn)。參照該圖， 在觀測區(qū)域的設置中，首先，該測量樣品10的照明圖像和發(fā)光圖像的獲取 步驟是通過上述方法實現(xiàn)的(SB-1)。在該照明圖像的獲取中，該照明設備90 被開啟，且在該照明圖像的獲取完成之后，關閉該照明設備90然后實現(xiàn)該 發(fā)光圖像的獲取。在這點上，發(fā)光圖像的獲取只有當該測量樣品中存在發(fā) 光時才被執(zhí)行，例如通過上述化合物的添加(因此，如果通過化合物的添加 發(fā)光被抑制，發(fā)光圖像的獲取將在沒有添加化合物的情況下執(zhí)行)。
當該發(fā)光圖像和照明圖像的獲取完成時，經(jīng)由該觀測區(qū)域定義部分 150a6的處理操作而生成該照明圖像和該發(fā)光圖像的重疊圖像，其要求用戶 在該圖像中確定至少一個或多個觀測區(qū)域(SB-2)。在這個處理操作過程中， 重疊圖像，由顯示在該輸出裝置150g上的該觀測區(qū)域定義部分150a6的處理 操作而生成，且該信息處理設備150將處于待命狀態(tài)直到由該輸入設備150f 定義觀測區(qū)域為止。當用戶通過該輸入設備150依該輸出裝置150g的圖像顯 示中輸入至少一個或多個要求的觀測區(qū)域，該定義區(qū)域作為觀測區(qū)域被設 置。在這點上，可定義如矩形、圓形、橢圓形、多邊形等的觀測區(qū)域。
當至少一個觀測區(qū)域被定義時，通過該位移量計算部分150a7的處理操 作，在該重疊圖像上獲取用于每個觀測區(qū)域的該定義觀測區(qū)域的位置坐標 數(shù)據(jù)，并計算該觀測區(qū)域中心的位置坐標值到該重疊圖像區(qū)域中心的位置 坐標值的方向矢量(SB-3)。在隨后的處理操作中，先于用于發(fā)光測量的發(fā)光 圖像和照明圖像的圖像獲取，此方向矢量被用于移動該平臺，以便該圖像 采集設備130視場的中心與每個定義的觀測區(qū)域的中心一致。
然后，用于上述的觀測區(qū)域設置所獲取的圖像，通過該圖像存儲部分 150a9的處理存儲在圖像數(shù)據(jù)庫150bl的預定存儲區(qū)(SB-4)，且完成了該(多 個)觀測區(qū)域設置的過程。
當如上確定觀測區(qū)域時，用于發(fā)光測量的該測量樣品的圖像獲取過程 中，在采集圖像之前，在偏移命令部分150a8的控制之下，該平臺移動設備 50根據(jù)在步驟SB-3中計算的位移或方向矢量來操作該平臺30的移動，以使 該定義觀測區(qū)域定位在該圖像采集設備130視場的大致中心位置。當多個觀 測區(qū)域被定義時，在用于該相應觀測區(qū)域的發(fā)光測量的測量樣品圖像采集
之前，移動該平臺以使每個觀測區(qū)域位于該圖像采集設備視場的中心位置。
(4) 測量區(qū)域的確定
本發(fā)明的裝置設計為使在該獲取的發(fā)光圖像中僅計算特定區(qū)域("測量
區(qū)域"ROI)的發(fā)光量或發(fā)光強度，從而可以允許用戶測定在發(fā)光圖像中觀
測到的生物樣品(如細胞或細胞的局部等)的發(fā)光量或發(fā)光強度，以及追蹤該 發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化。
在測量區(qū)域的確定過程中，首先，通過在該控制部分150a中的該測量 區(qū)域確定部分150alO的處理操作，重疊存儲在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中的多組 發(fā)光圖像和照明圖像中的至少一組(例如，最早時間獲得的該組發(fā)光圖像和 照明圖像)從而生成重疊圖像，且在該輸出裝置150g上顯示該得到的重疊圖 像。在該重疊圖像生成過程中，調(diào)節(jié)照明圖像或發(fā)光圖像的亮度可以優(yōu)化 重疊圖像。
參照該顯示的重疊圖像，用戶通過該輸入設備150依其上確定要測量的 區(qū)域?？纱_定如矩形、圓形、橢圓形、多邊形等的測量區(qū)域。此外，在測 量區(qū)域的確定中，測量樣品10的形態(tài)信息(如突出物、纖毛等)可被使用。同 時在測量區(qū)域的確定中，重疊圖像可同時間進程一起顯示，或如圖4C所示 在該輸出裝置150g上直觀的顯示。在圖4C的該示例中，例如，存儲照明圖 像和發(fā)光圖像的該重疊圖像隨該獲取時間(T1， T2， T3， T4)顯示，且按照 這樣的直觀顯示，可檢測在該第一區(qū)域中細胞的發(fā)光量隨時間增加，從而 使發(fā)光量或發(fā)光強度的測量的區(qū)域的確定變得容易。在這點上，可確定多 個測量區(qū)域。
當圖像中的(多個)測量區(qū)域被確定時，用于每個測量區(qū)域的區(qū)域范圍的 位置坐標可被確定。
(5) 發(fā)光量或發(fā)光強度的測量
當如上所述測量區(qū)域被確定時，通過該發(fā)光測量部分150all的處理操 作，利用該測量區(qū)域的位置坐標，由在發(fā)光圖像上相關區(qū)域的像素的亮度 計算出發(fā)光量或發(fā)光強度，并保存在發(fā)光測量結果存檔150b2的預定存儲 區(qū)。當確定多個測量區(qū)域時，計算每個測量區(qū)域中的發(fā)光量或發(fā)光強度。 進一步的，當存在多個發(fā)光圖像時，可計算該各圖像中的對應于該測量區(qū) 域的區(qū)域發(fā)光量或發(fā)光強度，且該結果值以圖表形式在屏幕上顯示(見如下
所述的操作屏幕的說明)。例如，在圖4C的示例中，當細胞l為測量對象時(該 細胞l已被指定)，發(fā)光強度可由在一系列圖像中的圍繞在圖中虛線內(nèi)區(qū)域的 像素亮度計算得出，且如圖4D所示該發(fā)光強度隨時間的變化在圖表中顯示。 從上述的圖表可知，可以獲得發(fā)光蛋白質(zhì)基因的轉錄隨時間的變化。 (6)測量結果的分析
在本發(fā)明的裝置中，通過誘導/抑制判斷部分150al2的處理過程，利用 如上所述隨時間的變化，不同的分析可被實施，如由某一化合物的刺激或 其他的刺激物來判斷發(fā)光蛋白質(zhì)基因的表達和定位的誘導或表達的抑制。
在發(fā)光量或發(fā)光強度測定結果的分析中，諸如IC50、半值、發(fā)光強度 隨時間變化的速率常數(shù)、發(fā)光時間的差異等的預定參數(shù)，可以根據(jù)發(fā)光量 或發(fā)光強度通過該誘導/抑制判斷部分150al2中的該參數(shù)計算部分150a121
的處理過程計算得到，且比較該計算參數(shù)與預定閾值，發(fā)光蛋白質(zhì)基因的 表達和/或定位的誘導或表達的抑制通過該參數(shù)-閾限判斷部分150al22的處 理過程來判斷。
例如，為了某一化合物誘導或抑制發(fā)光蛋白質(zhì)表達的速率的研究，在 添加該化合物到測量樣品之后的時間計算發(fā)光量或發(fā)光強度最大值的半 值，該時間為發(fā)光量或發(fā)光強度處于由上述的發(fā)光量或發(fā)光強度的當前測 量結果的半值的時候，且通過該參數(shù)閾值判斷部分150al22中預定閾值與計 算結果值的對比，判斷發(fā)光蛋白質(zhì)表達的誘導或抑制的存在與否。
而且，為了對于某一化合物，從反應速度常數(shù)來判斷發(fā)光蛋白質(zhì)表達 的誘導或抑制，例如如圖5A所示，當該添加的化合物濃度變化時，在參數(shù) 計算部分150al21中通過用本發(fā)明的裝置測量該發(fā)光量的結果計算在多種 濃度下的該反應速率(V)。然后，按照米-曼氏方程(Michaelis - Menten 叫uation)(Lineweaver — Burk圖；l/V=Km/Vmax X 1/S + 1/Vmax)的倒數(shù)作圖， 如圖5B所示以"1/V"為Y軸，"1/S"為X軸作圖，以使該速率常數(shù)Km能 由該直線遞歸式得到的該溶液濃度在1A^0的情況下被計算。且通過該參數(shù) 閾值判斷部分150al22的處理過程，根據(jù)預定閾值與計算的速率常數(shù)的對比 執(zhí)行誘導或抑制的判斷。
或者，如圖5C所示，不同濃度的兩種不同化合物引起的該發(fā)光量隨時 間的變化可通過本發(fā)明的裝置分別測量，且誘導或抑制的判斷可根據(jù)該些測量結果而實現(xiàn)。
如上所述的該不同判斷結果可以存儲在該誘導/抑制判斷結果存檔
150b3的預定存儲區(qū)中。
操作屏
在該TV監(jiān)視器或輸出裝置150g上，操作屏如圖6A-E所示，通過選擇下 面說明的操作屏上的區(qū)域或按鈕，分別允許用戶提供指令至該發(fā)光測量裝 置。進一步的在操作屏上，發(fā)光圖像、照明圖像和它們的重疊圖像在其上 顯示，關于該測量樣品10的發(fā)光量或強度的測量結果和該結果的分析在其 上直觀顯示，因此用戶被允許確認不同的測量結果。在下文中，會詳細的 說明某些作為示例的該TV監(jiān)視器或輸出裝置150g上顯示的操作屏。在這點 上，用于可容易的操作如下說明的相應操作屏，其提供GUI(圖形用戶界面)， 以使適當達到本發(fā)明的構思。
開始菜單屏幕一圖6A和6B
在開始菜單屏幕上，顯示以下區(qū)域，以使用戶能夠輸入發(fā)光測量的條
件參數(shù)o
MA1區(qū)域一用于該容器11的菜單項
MA11區(qū)域一使用實驗皿的指令的按鈕；
MA12區(qū)域一使用微板玻璃的指令的按鈕，其設定微板玻璃的井道的個 數(shù)(如8個、12個、24個、96個等)；
MA13區(qū)域一確認MA11和MA12區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng)
設定的參數(shù)的按鈕。
MA2區(qū)域一用于該分配設備110的菜單項
MA21區(qū)域一分配量(試劑的量0tl， ml))設定的指令的按鈕；
MA22區(qū)域一分配時間設定的指令的按鈕；
MA23區(qū)域一試劑濃度設定的指令的按鈕；
MA24區(qū)域一確認MA21和MA23區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng) 設定的參數(shù)的按鈕。
在這點上，如果預計試劑的反應比較慢，該分配時間可在如測量開始
后馬上、測量樣品培養(yǎng)開始的時候、或在顯微鏡觀察之前的時候被設定。
同樣，當培養(yǎng)液已經(jīng)被確定時，如果分配的量在MA21區(qū)域中輸入，由于試
劑的濃度將被自動地確定，則MA23區(qū)域的設定是可選的。
MA3區(qū)域一用于該保溫箱12的菜單項
MA31區(qū)域—開始加熱器操作的指令的按鈕； MA32區(qū)域一結束加熱器操作的指令的按鈕； MA33區(qū)域一注入C02混合氣體的指令的按鈕； MA34區(qū)域一確認MA31至MA33區(qū)域被按下與否的狀態(tài)的按鈕。 在這點上，加熱器可設置在該物鏡上、該容器上和該水槽上，該容器
被放置，透明的蓋子蓋在該容器上。
MA4區(qū)域一用于該觀測圖像的菜單項
MA41區(qū)域一設定該物鏡放大率的指令的按鈕；
MA42區(qū)域一確認MA41區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng)設定的參 數(shù)的按鈕。
在這點上，該物鏡的放大率是可選的，如10倍、20倍、40倍、100倍等。 MA5區(qū)域一用于通過顏色發(fā)光的菜單項
MA51區(qū)域一設定顏色濾光片的指令的按鈕； MA52區(qū)域—使用分色鏡的指令的按鈕；
MA53區(qū)域一確認MA51和MA52區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng)
設定的參數(shù)的按鈕。
顏色濾光片可從如紅色濾光片、綠色濾光片等中選擇。在發(fā)光量或發(fā)
光強度的測量中使用兩種基因，MA51區(qū)域或MA52區(qū)域的按鈕將被按下。
MA6區(qū)域一用于CCD攝像機130的菜單項
MA61區(qū)域一設定CCD攝像機靈敏度的指令的按鈕；
MA62區(qū)域一設定CCD攝像機增益的指令的按鈕；
MA63區(qū)域一設定CCD攝像機曝光時間的指令的按鈕；
MA64區(qū)域一確認MA61至MA63區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng)
設定的參數(shù)的按鈕。
MA7區(qū)域一用于圖像獲取情況的菜單項
MA71區(qū)域一設定圖像獲取周期T的指令的按鈕；
MA72區(qū)域一設定在一對發(fā)光圖像和照明圖像采集中總的曝光時間t的 指令的按鈕；
MA73區(qū)域一設定從一對發(fā)光圖像和照明圖像采集的開始到一對發(fā)光 圖像和照明圖像采集的下一個開始的時間間隔AT的指令的按鈕；
MA74區(qū)域一確認MA71至MA73區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng) 設定的參數(shù)的按鈕。
圖4A中闡述了該圖像獲取周期T、該曝光時間t以及該時間間隔AT。
MA81區(qū)域一測量開始指令的按鈕。
在上述的開始菜單屏幕的按鈕中，當控制參數(shù)輸入的按鈕被按下時， 如圖6B所示的參數(shù)輸入屏幕顯示在該輸出裝置150g上。在這個參數(shù)輸入屏 幕上，當用戶使用該輸入設備150懶入文本至MB1區(qū)域且MB21區(qū)域被開啟 時，輸入MB1區(qū)域的文本被確認。因此，按照如上所述的該開始菜單屏幕， 用于任意的選擇或決定刺激方法和圖像獲取情況的指令按扭全面的顯示在 該GUI表現(xiàn)形式中，以在該屏幕上可以容易地命令用于測量項目的最優(yōu)的刺 激方法和圖像數(shù)據(jù)的獲得。
圖像監(jiān)控菜單屏幕一圖6C和6D
在圖像監(jiān)控菜單屏幕中，諸如直觀圖和曲線圖(圖6D)的圖像(圖6C)和分 析結果，顯示在該圖的MC4區(qū)域。在發(fā)光測量期間，在顯微鏡視場中觀測 到的測量樣品圖像顯示在MC4區(qū)域上，以便能確認想要的圖像是否可以得 到，因此在兩天、三天的長期持續(xù)的測量期間的該初始階段，用戶可以檢 査是否可以得到該想要的圖像，且實驗效率可被改良。此外，通過下述的 按鈕的選擇該用戶可提供不同的指令至該發(fā)光測量裝置。
在圖像監(jiān)控菜單屏幕中，以下項目被顯示并可被選擇
MC11區(qū)域一MC4區(qū)域上的圖像顯示指令的按鈕；
MC12區(qū)域一發(fā)光圖像顯示指令的按鈕；
MC13區(qū)域一照明圖像顯示指令的按鈕；
MC14區(qū)域一發(fā)光圖像和照明圖像的重疊圖像顯示指令的按鈕； MC15區(qū)域一確認MC12區(qū)域至MC14區(qū)域被按下與否的按鈕； MC21區(qū)域一觀測區(qū)域和測量區(qū)域位置的確定指令的按鈕；
MC22區(qū)域一確認顯示在MC區(qū)域上的區(qū)域位置的按鈕； MC31區(qū)域一發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化的曲線圖(分析)顯示的指
令的按鈕；
MC32區(qū)域一發(fā)光量顯示指令的按鈕； MC33區(qū)域一發(fā)光強度顯示指令的按鈕； MC34區(qū)域一確認MC32區(qū)域和MC33區(qū)域被按下與否的按鈕； MC51區(qū)域一在MC4區(qū)域上即時顯示的圖像的形狀數(shù)量的顯示指令的
按鈕；
MC61區(qū)域一用于水平(在屏幕的上下左右方向)移動該平臺的十字操作 按鈕(因此，該平臺上的容器ll中的觀測位置是可移動的)。
MC71區(qū)域一在MC4區(qū)域上顯示的圖像前進或后退指令的按鈕(通過形
狀的前進，進行圖像的前進或后退)；
MC81區(qū)域一轉入數(shù)據(jù)分析菜單屏幕指令的按鈕(圖6E);
在上述的圖像監(jiān)控菜單屏幕，當MC12至MC14的任一按鈕被開啟時； MC15區(qū)域的按鈕隨后被開啟，且最后開啟MC11區(qū)域的按鈕，則對應MC12 區(qū)域至MC14區(qū)域中一個開啟區(qū)域的圖像如圖6C所示隨著圖像形狀的數(shù)量 將在MC4區(qū)域上顯示。例如，在圖6C中， 一個照明圖像和兩個發(fā)光圖像顯 示在MC4區(qū)域上。關于這一點，當如圖1D的系統(tǒng)中通過兩種顏色(綠色 510nm，紅色610nm)觀測測量樣品時，可顯示兩個發(fā)光圖像。進一步的， 當用單色完成觀測時，將顯示一個發(fā)光圖像。另外，當MC21區(qū)域的按鈕被 開啟時，形狀圖形(如矩形、圓形、橢圓形、多邊形等)顯示在MC4區(qū)域的預 定位置上，且確定將被計算發(fā)光量或發(fā)光強度的"測量區(qū)域"。此時，可確定 多個測量區(qū)域。
在"測量區(qū)域"被確定以后，當MC32區(qū)域或MC33區(qū)域的按鈕開啟時； MC32區(qū)域或MC33區(qū)域的按鈕開啟與否可通過MC34區(qū)域的按鈕的開啟與 否來確認；且31區(qū)域的按鈕被開啟，則在測量期間利用該圖像數(shù)據(jù)庫150bl
中的圖像存儲區(qū)，對于每個確定的測量區(qū)域，確定為測量區(qū)域之處的發(fā)光 量或發(fā)光強度顯示在如圖6D所示的形成在MC4區(qū)域上的曲線圖中(該曲線
圖可為相關的發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化)。因此，通過確定測量區(qū)域 和命令數(shù)據(jù)顯示，在圖6C所示的屏幕上，獲取圖像持續(xù)進行時，其可被讀
出并在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中分析圖像。此外，由于從獲得的圖像中指定和 截取用戶想要觀測區(qū)域的測量樣品，且發(fā)光量隨時間的變化在曲線圖中被 描述，可在較早的階段檢查該測量是否成功地實現(xiàn)。因此，在如上所述的 該圖像監(jiān)控菜單屏幕中，用于按照刺激方法任意選擇顯示格式的指令按鈕 可全面的顯示在GUI形式中，以便用于每個測量項的最優(yōu)結果輕易的顯示在 該屏幕上。
數(shù)據(jù)分析菜單屏幕一圖6E
在數(shù)據(jù)分析菜單屏幕中，利用該獲得的圖像中的發(fā)光量或發(fā)光強度的 多種分析方法和顯示方法可被指定。在這個屏幕上的該表示的選擇或確定 被顯示在該圖像監(jiān)控菜單屏幕上，和/或輸出到如打印機的輸出裝置。在該 數(shù)據(jù)分析菜單屏幕中，顯示以下項目并可被選擇。
MD11區(qū)域一在該圖像監(jiān)控菜單屏幕上的MD12區(qū)域至MD14區(qū)域中的 任一區(qū)域選取圖像顯示指令的按鈕；
MD12區(qū)域一照明圖像顯示指令按鈕；
MD13區(qū)域一發(fā)光圖像顯示指令按鈕；
MD14區(qū)域一照明圖像和發(fā)光圖像的重疊圖像顯示指令的按鈕；
MD15區(qū)域一確認MD12區(qū)域至MD14區(qū)域被按下與否的狀態(tài)的按鈕(在 開啟MD12區(qū)域至MD14區(qū)域中的任一區(qū)域之后MD15區(qū)域的按鈕被開啟，且 最后開啟MD11的按鈕，則在MD12區(qū)域至MD14區(qū)域中的任一區(qū)域的指定圖 像將被顯示在該輸出裝置150g上)；
MD21區(qū)域一根據(jù)MD22區(qū)域至MD23區(qū)域中的指定方式命令直觀圖像 設置的按鈕，如圖像的快進(幀/分)等；
MD22區(qū)域一所有圖像顯示存儲在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中的指令的按
鈕；
MD23區(qū)域—周期性的圖像顯示存儲在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl中的指令的 按鈕(例如，顯示每5幀或每10幀連續(xù)選取的圖像)；
MD24區(qū)域一確認MD22至MD23區(qū)域被按下與否的狀態(tài)以及確認已經(jīng) 設定的參數(shù)的按鈕(在開啟MD22至MD23區(qū)域按鈕之后MD24區(qū)域的按鈕被 開啟，且最后開啟MD21的按鈕，則在MD22區(qū)域或MD23區(qū)域中的指定圖像 將被直觀的顯示在該輸出裝置150g上)；
MD31區(qū)域一觀測區(qū)域或測量區(qū)域確定指令的按鈕； MD32區(qū)域一確認該區(qū)域的位置正在該輸出裝置150g上顯示指令的按
鈕；
MD41區(qū)域一線顯示指令的按鈕，該線顯示在圖6D的MC4區(qū)域上的曲線 圖中，且在MD42區(qū)域或MD43區(qū)域中任一區(qū)域選取該線； MD42區(qū)域一用于半值的線顯示指令的按鈕； MD43區(qū)域一用于IC50的線顯示指令的按鈕；
MD44區(qū)域一確認MD42和MD43區(qū)域被按下與否的狀態(tài)(在開啟MD42 至MD43區(qū)域按鈕之后MD44區(qū)域的按鈕被開啟，且最后開啟MD41的按鈕， 則如圖6F中表示半值的線(該發(fā)光量的線表示半值且該時間的線也表示半值) 顯示在圖6D的MC4區(qū)域的曲線圖中)。
MD51區(qū)域一確定的測量區(qū)域中的發(fā)光量隨時間變化的曲線圖輸出(如 顯示、打印)指令的按鈕，輸出半值、速率常數(shù)等至該輸出裝置150g(當MD51 區(qū)域開啟，如確定區(qū)域的發(fā)光量隨時間變化的曲線圖、半值、速率常數(shù)被 輸出(顯示、打印)至該輸出裝置150g，并被村春在該存儲部分150b的預定存 儲區(qū))。
因此，在該數(shù)據(jù)分析菜單屏幕中，用于數(shù)據(jù)分析的指令按扭可全面的 顯示在GUI形式中，所以每個測量項的最優(yōu)數(shù)據(jù)分析可輕易的在該屏幕上指 示操作。
可以知道，從上述的描述屏幕結構的不同的操作屏(圖6A到6E)可在該 發(fā)光測量裝置的TV監(jiān)視器150g上顯示，且操作屏可由本領域普通技術人員 任意設計，同時，可實現(xiàn)如上所述的發(fā)光量或發(fā)光強度的任意分析。
發(fā)明裝置的發(fā)光測量和分析
根據(jù)上面說明的發(fā)明裝置，如"發(fā)明內(nèi)容"欄中記載的，如活體組織、細 胞、生物個體等的任意生物樣品中生物發(fā)光現(xiàn)象的發(fā)光量或強度的測量變 得可能，其中發(fā)光蛋白質(zhì)的表達基因已被引入預定地點，分別在相應的特
定組織的區(qū)域、細胞或特定生物個體中被觀測。而且，在發(fā)明裝置實施例 的描述中，配置用于添加任意的化合物至測量樣品的設備，且在該信息處
理設備的控制下，添加化合物的定時以及采集測量樣品圖像的定時是可以 控制的，以使可以獲得從該化合物添加以來由于化合物導致基因表達隨時 間的變化。此外，在發(fā)明裝置的實施例中，從發(fā)光量或發(fā)光強度的測量中 基于該測量結果來判斷某一化合物是否會引起發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或 它們的抑制，該方式可被完整的實現(xiàn)。在下文中，將闡述生物樣品發(fā)光測 量的實施例以及通過發(fā)明裝置的方法根據(jù)本發(fā)明對生物樣品發(fā)光測量的分 析。
測量樣品
根據(jù)本發(fā)明的生物樣品的發(fā)光測量中，測量樣品io可為如活體組織、
細胞、生物個體等任意的生物樣品，其中發(fā)光蛋白質(zhì)基因已被引入預定地 點。發(fā)光蛋白質(zhì)基因引入生物樣品可由引入細胞、質(zhì)粒媒介來實現(xiàn)，其包 括至少一個融合基因，該融合基因根據(jù)任意基因轉染技術的發(fā)光蛋白質(zhì)基 因融合而形成。在進行所謂的報告化驗中，通常細胞中的報告媒介包括位 于目標基因位置的熒光素酶基因，該熒光素酶基因已被引入用于測量樣品
io(舉例來說，對于該種細胞，如海拉細胞已被表示，該海拉細胞中的質(zhì)粒 包括具有四環(huán)素操縱基因(Tet02)"pcDNA4/TO"(來自于體外培養(yǎng))和持續(xù)表 達四環(huán)素阻遏物(TetR)的媒介"pcDNA6/TR"(來自于體外培養(yǎng))且與表達媒 介相連的熒光素酶基因，參見示例)。進一步的，該測量樣品10可為這樣的 一個，其中除該熒光素酶基因、管家基因以及SV40啟動基因外，其它不受 引入的試劑的影響。
當熒光素酶作為發(fā)光蛋白質(zhì)被使用時，熒光素，熒光素酶的基材，被 加入容器ll的培養(yǎng)液中。在這點上，為了避免在測量期間該測量樣品10的 滅絕，優(yōu)選的，該容器ll置于溫度、濕度、N2氣壓等被調(diào)節(jié)的環(huán)境下，以 產(chǎn)生在該測量中的有活性的生物樣品。
發(fā)光測量和分析程序
圖7A顯示在流程圖中示例的程序，根據(jù)本發(fā)明發(fā)光測量中的該示例的 程序從當某一任意化合物被加入測量樣品時到判斷樣品中化合物的添加導 致該發(fā)光蛋白質(zhì)表達的誘導或抑制存在與否。
參照該圖，首先，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光測量開始時(開始)，包括培養(yǎng)液中
測量樣品的容器11置于該平臺30上，其中該培養(yǎng)液包含發(fā)光基材，以及如 上述的各種測量條件經(jīng)由該輸入設備150依該TV監(jiān)視器或輸出裝置150g的 開始菜單屏幕上設置。然后，當用戶在該操作屏上選擇該起動按鈕時，該 發(fā)光測量裝置開始操作。
在該流程圖的描述中，首先，通過該化合物添加設備110實現(xiàn)該容器11 中預定數(shù)量的預定化合物的添加(步驟SA—1)。關于這一點，可以理解該化 合物的添加可在平臺30上的該容器11設置以前完成，或者在該測量樣品圖 像獲取操作開始以后完成。
其次，在該流程圖描述中，在該發(fā)光測量圖像獲取之前，該平臺上的 該容器11中的測量樣品10的觀測區(qū)域，即該測量樣品的隨后發(fā)光測量中用 戶希望觀測的地方可被設置(SA—2)。在關于圖4B的發(fā)明裝置操作的說明中 完成觀測區(qū)域的設置。
然后,當觀測區(qū)域的設置完成時，進行獲取和存儲用于檢測或測量測量 樣品10的發(fā)光量或發(fā)光強度的發(fā)光圖像和/或照明圖像(步驟SA3:用于每個 觀測區(qū)域的圖像獲取和存儲處理)。如所述的，當該測量樣品10的發(fā)光量或 發(fā)光強度隨時間的變化被追蹤時，如圖4A中描述的，該圖像獲取過程以設 定的時間間隔而重復，該時間間隔由任意的次數(shù)和任意條件設定在該開始 菜單中。同樣，當多個觀測區(qū)域被定義時，在一個圖像獲取過程中對于所 有定義觀測區(qū)域中的每個區(qū)域，實現(xiàn)照明圖像和發(fā)光圖像的獲取。
圖7B顯示在流程圖的一個圖像獲取程序中典型的獲取過程以及(多個) 照明圖像和(多個)發(fā)光圖像的存儲。
參照該圖，用于每個觀測區(qū)域的圖像獲取和存儲處理中，首先，如上 所述，在移位指令部分150a8的操控下基于步驟SB-3中計算的位移或方向矢 量，該移動設備50操作移動該平臺30，使得將在SA—2中設置的觀測區(qū)域設 定在該圖像采集設備130的大致的視場中心的位置(步驟SC-1)，然后，進行 照明圖像和發(fā)光圖像的采集，以及在記錄介質(zhì)中圖像數(shù)據(jù)的存儲(步驟SC — 2、步驟SC — 3)。在這點上，從上述的描述可以理解，在圖像采集和存儲期 間，測量的樣品圖像可顯示在TV監(jiān)視器150g上。
在確定多個觀測區(qū)域的情況下，在某一觀測區(qū)域的圖像獲取完成之后，
不同的觀測區(qū)域移動至該視場的中心，且按照如上所述的同樣的方法實現(xiàn)
圖像的獲取(步驟SC—4)。進行這種操作直到用于整個觀測區(qū)域的圖像獲取完成。
在圖7B中顯示的已經(jīng)描述的該圖像獲取過程以一定時間間隔重復，該 時間間隔由任意的次數(shù)和任意條件設定在該開始菜單中。然后，當完成設 定次數(shù)的圖像獲取；當自該測量時間的開始而經(jīng)過了確定條件；或當發(fā)光 圖像的發(fā)光強度超出預定值，該整個圖像獲取過程完成(圖7A: SA—4)。
如所述的，在該圖像獲取過程完成之后，發(fā)光量或發(fā)光強度將被測量 的測量區(qū)域的確定(SA—5);發(fā)光量或發(fā)光強度的測量(SA—6);以及通過上 述的發(fā)明裝置的功能，在該獲取的發(fā)光圖像中進行發(fā)光蛋白質(zhì)表達的誘導 和抑制的判斷(SA—7)。
因此，從以上說明可以理解，根據(jù)這里描述的該發(fā)明的發(fā)光測量裝置
的實施例， 一系列過程的全部執(zhí)行包括添加預定化合物至測量樣品10;
重復獲取和存儲包括該測量樣品10的照明圖像和發(fā)光圖像，如對于預定時 間和超過預定周期的預定時間間隔；在該存儲的照明圖像和發(fā)光圖像中確 定所需的測量區(qū)域；基于該存儲的發(fā)光圖像從該確定的測量區(qū)域測量發(fā)光 量和/或發(fā)光強度；以及從該結果判斷化合物的加入是否導致該測量10中的 發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位的誘導或抑制作用。應該注意到，即使測量樣品 IO包括多個細胞、組織或生物個體，檢測相應單個測量樣品的位置和形態(tài) 時，用戶可在發(fā)光圖像中確定所需的測量區(qū)域，所以不但一個特定細胞或 其它細胞的發(fā)光量根據(jù)時間的進程變化，而且如發(fā)光蛋白質(zhì)定位判斷的任 何要求的位置信息的判斷，將變得可以實現(xiàn)。在常規(guī)技術的情況下，可以 確定細胞液中發(fā)光信號的測量地點或沒有發(fā)光的地點，而發(fā)光蛋白質(zhì)定位 的存在和其隨時間的變化是不可測定的。
利用本發(fā)明裝置的報告化驗
如所述的，按照本發(fā)明的發(fā)光測量裝置l，在單個生物樣品的相應情況 下利用發(fā)光蛋白質(zhì)可以進行報告化驗，該生物樣本如細胞，組織或生物個 體可被檢測，不管引入的效率和發(fā)光蛋白質(zhì)基因的表達如何，即可判斷在 生物樣品中由化合物引起的基因表達的誘導或抑制。
圖8顯示在流程圖中通過發(fā)光測量裝置1執(zhí)行的報告化驗的示意性操作 過程(這里描述的操作過程不同于圖7A所描述的)。
參照該圖，首先，準備測量樣品10(步驟1)。該測量樣品可為已經(jīng)描述 過的任意生物樣品，其包括如一種或多種活體組織、 一種或多種細胞、一 種或多種生物個體等，其中發(fā)光蛋白質(zhì)基因已經(jīng)被引入至預定位置。然后， 該準備的測量樣品10放入已經(jīng)提供培養(yǎng)液的實驗皿11,且化合物的預定數(shù) 量已被測試并加入至該實驗皿中(步驟2)，由此刺激物被加至該實驗皿ll中 的測量樣品10中。另外，優(yōu)選的，該預定圖像數(shù)據(jù)庫150bl中存儲該剌激物 的添加定時。
其次，圖像采集和樣品的培養(yǎng)的各種狀態(tài)等列在該TV監(jiān)視器或輸出裝 置150g上顯示的該開始菜單屏幕上，其通過該輸入設備150f由用戶設定(步 驟3)。且當該開始菜單屏幕的起動按鈕被開啟時，如下所述的發(fā)光測量的過 程和分析在該發(fā)光測量裝置l中啟動。關于這一點，樣品的刺激(步驟2)可在 輸入圖像采集和樣品培養(yǎng)的狀態(tài)(步驟3)之后進行。在這種情況下，從該刺 激該樣品到采集圖像或獲得照明圖像的用時可以縮短，以便可以實時探測。
當發(fā)光測量和分析的過程開始時，在步驟4中，該實驗皿ll放置在發(fā)光 測量裝置1的平臺30上的預定位置。在這點上，本發(fā)明的裝置可配置可升降 機器人，盡管沒有顯示，其操作根據(jù)控制部分150a的處理，在實驗皿ll放 置在本發(fā)明的裝置的預定位置時，移動實驗皿ll到該平臺上的適當位置， 因此，在這種情況下，在該發(fā)光測量裝置l的發(fā)光測量和分析的過程開始時， 根據(jù)來自該控制部分150a的指令執(zhí)行可升降機器人將移動和放置該實驗皿 11到該平臺30的預定位置的操作(步驟4)。
當該實驗皿ll如上設置在該平臺上時，則執(zhí)行觀測區(qū)域的確定和平臺 的移動，使得確定的觀測區(qū)域設置于該視場的中心(步驟5 — 11)。
在此過程中，根據(jù)該照明開/關指令部分150a2的處理開啟該光源90，從 而該照明光線施加在該測量樣品10上(步驟5)，根據(jù)該圖像采集指令部分 150a3, CCD攝像機130采集包括測量樣品10的照明圖像。該采集的照明圖 像傳送至該信息處理設備150，并通過該圖像獲取部分150a4的處理在該TV 監(jiān)視器上顯示。
則根據(jù)該觀測定義部分150a6的處理，在步驟6當用戶的照明圖像獲取 中定義想要的觀測(監(jiān)控)區(qū)域時，計算該平臺30的位移，以使由觀測區(qū)域定 義部分150a6定義的觀測區(qū)域的中心與通過該位移計算部分150a7處理得到 的CCD攝像機130的視場中心相一致，且該平臺移動設備50基于該位移量按 照該移位指令部分150a8的指令驅動平臺30的移動(步驟7)。然后，通過該圖 像存儲部分150a9的處理，步驟6中采集和獲取的照明圖像存儲在該圖像數(shù) 據(jù)庫150bl的預定存儲區(qū)(步驟8)。
在已經(jīng)描述的該觀測區(qū)域移動到基于該照明圖像的視場中心之后，通 過該照明開/關指令部分150a2的處理，該光源90被關閉(步驟9)，該CCD攝 像機130根據(jù)該圖像采集指令部分150a3發(fā)出的指令，采集包括沒有照明的 測量樣品10的發(fā)光圖像。該被采集的發(fā)光圖像通過該圖像獲取部分150a4的 處理傳送至該信息處理設備150(步驟10)，并顯示在該TV監(jiān)視器150g上。在 此過程中，優(yōu)選的，該預定圖像數(shù)據(jù)庫150bl中存儲與刺激時間相關聯(lián)的發(fā) 光圖像的圖像采集開始時間，從而可以進行由該刺激引起的發(fā)光變化的精 確計算。
然后，根據(jù)該圖像重新采集指令部分150a5的處理，在步驟10中該信息 處理設備150要用戶確認是否有所需發(fā)光測量樣品10包括在該發(fā)光圖像的 采集和獲取的圖像捕獲區(qū)域內(nèi)(對應于CCD攝像機130的視場)，如果判斷為 "未包括在內(nèi)"(步驟ll:否)，則將進行該觀測區(qū)域的重新定義、該平臺的重 新移動以及該發(fā)光圖像的重新獲取。該處理過程可重復進行直到該用戶判 斷有所需測量樣品10"進入"發(fā)光圖像。
當用戶判斷有所需測量樣品10"進入"發(fā)光圖像時，在該發(fā)光圖像確定為 用于發(fā)光測量的第一個發(fā)光圖像的情況下確定該觀測區(qū)域，并且通過該圖 像存儲部分150a9的處理保存在該圖像數(shù)據(jù)庫150bl的預定存儲區(qū)中(步驟 12)。該圖像的采集或獲取以及用于發(fā)光測量的發(fā)光圖像的存儲被重復執(zhí)行， 直到達到步驟3設置的圖像采集次數(shù)或成像條件為止(步驟13，步驟10-12)。 此外，當步驟12中存儲的發(fā)光圖像的發(fā)光強度超過預定值時，發(fā)光圖像的 獲取可以終止。
而且，作為已被描述的上述發(fā)光圖像獲取步驟中，由于在本發(fā)明的裝 置中也可以得到照明圖像，所以照明圖像與發(fā)光圖像可以成對采集、獲取 以及存儲。在這種情況下，在步驟13中判斷發(fā)光圖像的連續(xù)獲得之后，可
以確認照明圖像是否被獲取，且如果確認為"被獲取"(步驟14:是)，則該光
源90開啟(步驟15)且進行圖像采集、獲得以及照明圖像的存儲(步驟15 — 17)， 在此之后，關閉該光源90(步驟9)，執(zhí)行發(fā)光圖像的采集和獲取(步驟IO)。在 這點上，照明圖像獲取與否的判斷(步驟14)可由開始時候的輸入來預先確 定，或者，當該測量的測量樣品10的圖像監(jiān)控中觀測到該樣品的移動時， 就可判斷要獲取照明圖像。
當該發(fā)光圖像(和照明圖像)的獲取完成時，利用該獲取的圖像可進行各 種的圖像處理和分析(步驟18—22)。
在這些處理過程中，首先，通過測量區(qū)域確定部分150al0的處理，在 步驟12中發(fā)光圖像被存儲并以偽彩色、直觀等形式顯示在該輸出裝置 150g ，或者，生成存儲在步驟12中的發(fā)光圖像和存儲在步驟17中的照明圖 像的重疊圖像，且該生成的重疊圖像以偽彩色、直觀等形式顯示在該輸出 裝置150g上(步驟18)。
通過該測量區(qū)域確定部分150al0的處理，用戶在步驟18顯示的圖像中 確定至少一個測量區(qū)域(如發(fā)光區(qū)域(如測量樣品10或測量樣品10中的特定 部分))。在這點上，在步驟19中，基于發(fā)光閾值或該圖像的S/N可以自動的 確定測量區(qū)域。
當測量區(qū)域被確定時，通過該發(fā)光測量部分150all的處理，在相應發(fā) 光圖像中可以測量或計算該確定測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度，且可在該 TV監(jiān)視器150g上由時間序列通過圖形表示來顯示(步驟20)。從而，該用戶
可檢測發(fā)光量或發(fā)光強度隨時間的變化。
在步驟20中基于多個發(fā)光量和/或多個發(fā)光強度的計算，通過該誘導/ 抑制判斷部分150al2的處理，分析在步驟2中化合物的加入是否導致該測量 樣品10中引入的發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位的誘導或抑制(步驟21)，以及步驟 21中的分析結果顯示在該TV監(jiān)視器150g上。
從上述的如在細胞的報告化驗執(zhí)行中的該處理過程的示例可以看出， 根據(jù)發(fā)光測量裝置l，可以幾乎自動進行化合物添加、發(fā)光量變化的測量、 由化合物引起的基因轉錄的誘導或抑制的判斷的一系列操作或處理。并且， 通過定義觀測區(qū)域和設置測量區(qū)域，可以避免進行基因轉移和/或表達不成 功的樣品的發(fā)光測量，或避免上述樣品的數(shù)據(jù)反應在結果中，因此可以更
全面適當?shù)难芯炕衔飳ι飿悠返挠绊憽?br> 進一步的，當該終點測量和該動力學測量之間的變化容易時，該發(fā)光
測量裝置1通過該單個信息處理設備150能夠進行動力學測量和終點測量。 另外，利用該分配設備110在試劑添加之后立即進行動力學測量是可以實現(xiàn) 的。信息處理設備150執(zhí)行的上述一系列處理可以實現(xiàn)為程序。
此外，根據(jù)該發(fā)光測量裝置l，當適用于GFP或YFP的基因被引入測量 樣品10中，在采集的照明圖像中可附帶采集熒光圖像。那樣的話，在照明 圖像采集中可以完成濾光片的調(diào)整。
對于研究本發(fā)明的益處，實施下列的實驗。在這點上，可以理解本發(fā) 明的益處將在下列示例中被描述，且其不限制本發(fā)明的范圍。
示例
在此示例中，利用該發(fā)明的發(fā)光測量裝置的實施例，在多個海拉細胞 的某一細胞中由試劑刺激引起的發(fā)光被短暫的觀測，其中的熒光素酶基因 被引入細胞。
對于該樣品，海拉細胞中的媒介，"pcDNA6/TR(來自于體外培養(yǎng))"經(jīng)常 表示四環(huán)素阻抑物(TetR)，以及包括連接表達媒介"pcDNA4/TO(來自于體外
培養(yǎng))"的熒光素酶基因的質(zhì)粒被使用，其具有已經(jīng)遺傳傳遞的四環(huán)素操縱基 因(Tet02)。在該細胞中的這兩種基因己被引入，如在圖9A中示意性的顯示， TetRs首先由該用于TetR的媒介(pcDNA6/TR)表達，然后該TetRs形成同型二 聚體，與Tet02基因區(qū)域結合，從而抑制熒光素酶基因到Tet02區(qū)域的轉錄。 然而，在圖9B的示意圖中，當四環(huán)素加入該細胞時(藥物刺激)，弓l起該TetR 同型二聚體結構的變化，致使該TetR同型二聚體從該Tet02區(qū)域分離，以便 誘導該熒光素酶基因的轉錄和熒光素酶蛋白質(zhì)的表達。因此，在此實驗性 的示例中，在上述基因被引入的細胞中，可以觀測到四環(huán)素的刺激導致的 細胞內(nèi)部的熒光素酶表達和發(fā)光現(xiàn)象。 在隨后的過程中進行試驗的操作。 (1)準備海拉細胞的樣品，其中已經(jīng)共同表達媒介"pcDNA6/TR"(來自于 體外培養(yǎng))始終表達TetR，和包括連接具有Tet02的表達媒介"pcDNA4/TO" (來自于體外培養(yǎng))的熒光素酶基因的質(zhì)粒。對于培養(yǎng)基來說，使用的D-MEM
培養(yǎng)基包含10mMHEPES，具有l(wèi)mM熒光素。
(2) 設置有如步驟(1)中的海拉細胞的實驗皿11放置在該平臺30上，且啟動該 發(fā)光測量裝置l，添加四環(huán)素至該海拉細胞，然后在預定周期期間以預定間 隔的每個預定時間中，照明圖像和發(fā)光圖像被采集并被存儲。在該發(fā)光圖 像采集中的該曝光時間被設定為l分鐘。
圖10A、 B和C分別為添加四環(huán)素之前的海拉細胞的照明圖像；從四環(huán) 素添加9小時以后采集的該海拉細胞的發(fā)光圖像；和另一小時以后采集的該 海拉細胞的發(fā)光圖像。圖10D為重疊圖10A的照明圖像而獲得的圖像，且圖 IOC的該發(fā)光圖像被部分放大的顯示。在這點上，在該重疊圖像的形成中， 調(diào)節(jié)照明圖像和發(fā)光圖像的亮度，以使該重疊圖像最優(yōu)化。從該圖像可以 理解，通過重疊照明圖像和發(fā)光圖像，在清楚的圖像中，熒光素酶的位置 存在可被觀測的發(fā)光，以使可以方便地發(fā)現(xiàn)包含熒光素酶基因的細胞。
(3) 此外，通過該發(fā)光測量裝置l，在照明圖像和發(fā)光圖像的重疊圖像中確定 用于測量發(fā)光強度的測量區(qū)域，以及在該測量區(qū)域中該發(fā)光強度隨時間的 變化被監(jiān)控。
圖11A為照明圖像和發(fā)光圖像的重疊圖像，在這里確定測量區(qū)域ROI-l 和ROI-2。進一步的，圖llB表示由該相應測量區(qū)域ROI-l和ROI-2計算的發(fā) 光強度隨時間變化的曲線圖。如圖11B所示，在加入四環(huán)素2小時之后發(fā)現(xiàn) 發(fā)光現(xiàn)象，并在6到7小時之間到達穩(wěn)定水平。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過該 熒光素酶發(fā)光的位置的執(zhí)行以及以時間序列對其進行追蹤，可測量發(fā)光現(xiàn) 象隨時間的變化。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光測量裝置和發(fā)光測量方法有助于活體測量樣 品中的發(fā)光量和發(fā)光強度的測量，且優(yōu)選的使用于如生物技術、醫(yī)藥制造 以及醫(yī)學治療的各種領域。
雖然在具體實施例中己對本發(fā)明進行了詳細的描述，但是對于本領域 技術人員來說，其它各種可行的實施例也可包含在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。
權利要求
1、一種發(fā)光測量裝置，用于測量來自多個活體生物樣品中的發(fā)光量或發(fā)光強度，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因被引入該活體生物樣品，其特征在于該裝置包括圖像獲取部分，其獲取包括該生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像；測量區(qū)域確定部分，其在通過該圖像獲取部分獲取的發(fā)光圖像中確定至少一個測量區(qū)域；發(fā)光測量部分，當通過該測量區(qū)域確定部分確定該至少一個測量區(qū)域時，該發(fā)光測量部分基于該圖像獲取部分獲取的發(fā)光圖像測量該至少一個測量區(qū)域中的發(fā)光量或發(fā)光強度；從而由該至少一個測量區(qū)域內(nèi)包括的該生物樣品分別測量發(fā)光量或發(fā)光強度。
2、 如權利要求l所述的裝置，其進一步包括照明部分，其在該生物樣 品上照射光線，其中該圖像獲取部分獲取包含該生物樣品的照明圖像，該 照明部分發(fā)出的光線照射在該生物樣品上；并且該測量區(qū)域確定部分通過 重疊該圖像獲取部分獲取的該發(fā)光圖像和該照明圖像生成重疊圖像，并在 該重疊圖像中確定該至少一個測量區(qū)域。
3、 如權利要求2所述的裝置，其中該圖像獲取部分包括光學顯微鏡和 顯微鏡圖像釆集設備；該發(fā)光圖像為發(fā)光顯微鏡圖像，其通過在該光學顯 微鏡下觀測該生物樣品中的發(fā)光現(xiàn)象發(fā)出的光而獲得，且該照明圖像為透 射光顯微鏡圖像，其用該照明部分照射的光通過在該光學顯微鏡下觀測透 射光而獲得，其中該顯微鏡圖像采集設備具有光接收面，并且該光學顯微 鏡包括物鏡和透鏡組，其在該顯微鏡圖像采集設備的光接收面上形成該生 物樣品的圖像，其中物鏡的數(shù)值孔徑與投射到光接收面上的樣品圖像的放 大率的比的平方值為0.01或以上。
4、 如權利要求l所述的裝置，包括控制部分，其控制該圖像獲取部分 重復進行圖像獲??；以及當該測量區(qū)域確定部分確定至少一個測量區(qū)域時， 該發(fā)光測量部分基于該控制部分對圖像獲取部分的重復操作而獲得的多個 發(fā)光圖像，測量每個發(fā)光圖像中的該至少一個確定的測量區(qū)域的該發(fā)光量 或發(fā)光強度。
5、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于該裝置包括刺激該生物樣品 的刺激施加設備。
6、 如權利要求5所述的裝置，其特征在于該刺激施加設備為從包括下 面的設備的組中選出的至少一個添加化合物至該生物樣品的化合物添加 設備；調(diào)節(jié)該生物樣品溫度的溫度調(diào)節(jié)設備；以及供應氣體至該生物樣品 的氣體供應設備。
7、 如權利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置包括化合物添加設備， 其添加預定化合物至該生物樣品；以及發(fā)光蛋白質(zhì)表達判斷部分，其根據(jù) 該發(fā)光測量部分測量的該發(fā)光量或發(fā)光強度，來判斷該預定化合物是否引 起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用。
8、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于該發(fā)光蛋白質(zhì)表達判斷部分 包括參數(shù)計算部分，其根據(jù)該發(fā)光測量部分測量的該發(fā)光量或發(fā)光強度來 計算預定參數(shù)；以及參數(shù)-閾值判斷部分，其根據(jù)該參數(shù)計算部分計算的預 定參數(shù)，來判斷該預定化合物是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者該 發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用。
9、 如權利要求7所述的裝置，其特征在于該裝置進一步包括控制部分， 其控制該化合物添加設備和該圖像獲取部分的至少一個，并指揮化合物添 加和圖像采集的定時。
10、 一種用于發(fā)光測量的信息處理設備，該設備根據(jù)活體生物樣品的 發(fā)光圖像計算來自多個活體生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度，其中表達發(fā)光 蛋白質(zhì)的基因已被引入該活體生物樣品，其特征在于該設備包括測量區(qū)域 確定部分，其在包括該生物樣品圖像的預先獲取的發(fā)光圖像中確定至少一 個測量區(qū)域；以及發(fā)光測量部分，其根據(jù)該活體生物樣品的發(fā)光圖像，測 量該預先獲取的發(fā)光圖像中的該至少一個測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度。
11、 如權利要求1或10所述的裝置，其特征在于該生物樣品從包括生 物組織、細胞以及生物個體的組中選取。
12、 一種測量來自多個活體生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度的方法，其 中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已被引入活體生物樣品，其特征在于該方法包括 如下步驟獲取包括該生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像； 在該發(fā)光圖像中確定至少一個測量區(qū)域；以及根據(jù)該發(fā)光圖像測量該至少一個確定的測量區(qū)域中的該發(fā)光量或發(fā)光 強度；從而分別測量包括在該至少一個測量區(qū)域中的該生物樣品的該發(fā)光量 或發(fā)光強度。
13、 如權利要求12所述的方法，進一步包括如下步驟 用照明設備在該生物樣品上照射光線；獲取包含該生物樣品的照明圖像，該照明設備發(fā)出的光線照射在該生 物樣品上；其中在該發(fā)光圖像的至少一個測量區(qū)域的確定步驟中，通過重疊該圖 像獲取部分獲取的該發(fā)光圖像和該照明圖像而生成重疊圖像，且在該重疊 圖像中確定該至少一個測量區(qū)域。
14、 如權利要求12所述的方法，其特征在于該發(fā)光圖像為發(fā)光顯微鏡 圖像，其借助該光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集設備通過在該光學顯微鏡下 觀測該生物樣品中的發(fā)光現(xiàn)象發(fā)出的光線而獲得；且該照明圖像為透射光 顯微鏡圖像，其借助該光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集設備通過在該光學顯 微鏡下觀測透射光而獲得；其中該顯微鏡圖像采集設備具有光接收面，并 且該光學顯微鏡包括物鏡和透鏡組，其在該顯微鏡圖像采集設備的光接收面上形成該生物樣品的圖像，其中物鏡的數(shù)值孔徑與投射到該光接收面上的樣品圖像的放大率的比的平方值是0.01或以上。
15、 如權利要求12所述的方法，其特征在于該方法包括重復進行獲 取包括至少一部分該生物樣品的發(fā)光圖像的步驟，以獲取多個發(fā)光圖像； 以及基于該至少一個確定的測量區(qū)域中該發(fā)光量或發(fā)光強度的測量步驟中 的該多個發(fā)光圖像，測量每個發(fā)光圖像中該至少一個確定的測量區(qū)域的該 發(fā)光量或發(fā)光強度。
16、 如權利要求12所述的方法，其特征在于該方法包括在獲取該發(fā)光 圖像的步驟前刺激該生物樣品的步驟。
17、 如權利要求16所述的方法，其特征在于刺激該生物樣品的步驟中 施加到該生物樣品上的刺激是從包括以下刺激的組中選擇的至少一個刺 激試劑刺激、氣體刺激、電刺激以及加熱刺激。
18、 如權利要求12所述的方法，其特征在于該方法進一步包括如下步 驟在獲取該發(fā)光圖像的步驟前添加預定化合物至該生物樣品；以及根據(jù) 該至少一個確定的測量區(qū)域中該發(fā)光量或發(fā)光強度的測量步驟中測量的該 發(fā)光量或發(fā)光強度，來判斷該預定化合物是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或 定位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用。
19、 如權利要求18所述的方法，其特征在于判斷該預定化合物是否引 起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用的步驟包括如 下步驟根據(jù)該發(fā)光量或發(fā)光強度計算預定參數(shù)；以及根據(jù)該計算的預定 參數(shù)，判斷該預定化合物是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者該發(fā)光 蛋白質(zhì)的抑制作用。
20、 如權利要求18所述的方法，其特征在于根據(jù)添加該化合物的定時 獲取該發(fā)光圖像。
21、 如權利要求12所述的方法，其該生物樣品從包括生物組織、細胞 以及生物個體的組中選取。
22、 一種計算機程序，用于控制操作測量來自多個活體生物樣品的發(fā) 光量或發(fā)光強度的發(fā)光測量裝置，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì)的基因已被引入該 活體生物樣品，其特征在于該程序使得計算機執(zhí)行下面的過程通過操作獲取包括該生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像的圖像獲取部 分，獲取包括該生物樣品的至少一部分的發(fā)光圖像；在該圖像獲取部分獲得的發(fā)光圖像中確定至少一個測量區(qū)域；以及根據(jù)該圖像獲取部分獲取的發(fā)光圖像，在該至少一個確定的測量區(qū)域 中測量該發(fā)光量或發(fā)光強度；從而分別測量包括在該至少一個測量區(qū)域中的該生物樣品的發(fā)光量或 發(fā)光強度。
23、 如權利要求22所述的程序，進一步包括以下過程-通過操作照明部分在該生物樣品上照射光線；通過操作該圖像獲取部分獲取包含該生物樣品的照明圖像，其中該照 明部分發(fā)出的光線照射在該生物樣品上；其中在確定該發(fā)光圖像的至少一個測量區(qū)域的過程中，包括重疊該圖 像獲取部分獲取的該發(fā)光圖像和該照明圖像而生成重疊圖像，以及確定該 重疊圖像中至少一個測量區(qū)域。
24、 如權利要求22所述的計算機程序，其特征在于該發(fā)光圖像為發(fā)光 顯微鏡圖像，其借助該光學顯微鏡和顯微鏡圖像采集設備通過在光學顯微 鏡下觀測該生物樣品中發(fā)光現(xiàn)象發(fā)出的光線而獲得；且該照明圖像為透射 光顯微鏡圖像，其借助該光學顯微鏡和該顯微鏡圖像采集設備通過在該光 學顯微鏡下觀測透射光而獲得，其中該顯微鏡圖像采集設備具有光接收面， 并且該光學顯微鏡包括物鏡和透鏡組，其用于在該顯微鏡圖像采集設備的 該光接收面上形成該生物樣品的圖像，其中物鏡的數(shù)值孔徑與投射到該光 接收面上的該生物樣品圖像的放大率的比的平方值是0.01或以上。
25、 如權利要求22所述的計算機程序，其特征在于該程序包括重復進 行獲取包括至少一部分該生物樣品的發(fā)光圖像的過程，以獲取多個發(fā)光圖 像；以及基于該至少一個確定的測量區(qū)域中該發(fā)光量或發(fā)光強度的計算過 程中的該多個發(fā)光圖像，計算每個發(fā)光圖像中該至少一個確定的測量區(qū)域 的該發(fā)光量或發(fā)光強度。
26、 如權利要求22所述的計算機程序，其特征在于該程序包括在獲取 該照明圖像的過程之前，執(zhí)行刺激該生物樣品的過程。
27、 如權利要求26所述的計算機程序，其特征在于刺激該生物樣品的 過程中施加到該生物樣品上的刺激是從包括以下刺激的組中選出的至少一 個剌激試劑刺激、氣體刺激、電剌激以及加熱刺激。
28、 如權利要求22所述的計算機程序，其特征在于該程序進一步包括 以下過程在獲取該發(fā)光圖像過程之前，通過操作添加預定化合物至該生 物樣品的化合物添加設備，添加預定化合物至該生物樣品中；以及根據(jù)該 至少一個確定的測量區(qū)域中該發(fā)光量或發(fā)光強度的計算過程中算出的該發(fā) 光量或發(fā)光強度，來判斷該預定化合物是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定 位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用。
29、 如權利要求28所述的計算機程序，其特征在于判斷該預定化合物 是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用的過程 進一步包括如下過程根據(jù)該發(fā)光量或發(fā)光強度計算預定參數(shù)；以及根據(jù) 該算出的預定參數(shù)，判斷該預定化合物是否引起該發(fā)光蛋白質(zhì)的表達或定 位或者該發(fā)光蛋白質(zhì)的抑制作用。
30、 一種計算機程序，用于根據(jù)活體生物樣品的發(fā)光圖像計算來自多 個該活體生物樣品的發(fā)光量或發(fā)光強度的發(fā)光測量，其中表達發(fā)光蛋白質(zhì) 的基因已被引入該活體生物樣品，其特征在于該程序使得計算機執(zhí)行下面 的過程在先前獲取的包括該生物樣品圖像的發(fā)光圖像中確定至少一個測 量區(qū)域；以及根據(jù)該活體生物樣品的發(fā)光圖像，測量在該先前獲取的發(fā)光圖像中的至少一個測量區(qū)域的發(fā)光量或發(fā)光強度。
31、如權利要求22或30所述的程序，其特征在于其該生物樣品從包 括生物組織、細胞以及生物個體的組中選取。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型發(fā)光測量裝置，其能夠從如組織、細胞以及生物個體的多個活體生物樣品中測量發(fā)光量或發(fā)光強度，其中發(fā)光蛋白質(zhì)的基因表達已被引入，該測量分別適用于相應的生物樣品。本發(fā)明的發(fā)光測量裝置包括圖像獲取部分，其獲取生物樣品的發(fā)光圖像；測量區(qū)域確定部分，其在該發(fā)光圖像中確定至少一個測量區(qū)域；發(fā)光測量部分，其在確定的測量區(qū)域中測量發(fā)光量或發(fā)光強度；從而由該測量區(qū)域內(nèi)的生物樣品分別的測量發(fā)光量或發(fā)光強度。無論發(fā)光蛋白質(zhì)到細胞等樣品的基因傳遞效率如何，當觀測具有基因表達的生物樣品時，發(fā)光測量都可成功的進行。
文檔編號C12M1/34GK101351736SQ20068004964
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月26日 優(yōu)先權日2005年12月27日
發(fā)明者佐藤千秋, 南波昭宏, 大橋陽子, 福岡莊尚, 鈴木浩文 申請人:奧林巴斯株式會社