JP2001296478A - 生化学物質の観察装置及び観察方法 - Google Patents

生化学物質の観察装置及び観察方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器に付着した生化学物質に対して正確・迅
速に焦点を合わせることができ、高精度の観察を効率よ
く行うことができる生化学物質の観察装置及び観察方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 生化学物質１２を収容するプレート７の
ウェル８の透明な外底面８ｂに光学系１３の焦点位置Ｆ
０を合わせる際の参照位置となる合焦マークＭを設けて
この合焦マークＭと所望の観察位置との間の距離に相当
する焦点移動量Ｆ１を予め求めておき、生化学物質１２
を観察するための焦点あわせの際には合焦マークＭに光
学系１３の焦点を合わせた後に、焦点移動量Ｆ１だけ焦
点を移動させることにより、観察画像が不明瞭な対象を
観察する場合にも焦点を正確・迅速に合わせることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロプレート
などの容器に収容された生体細胞などの生化学物質を観
察する生化学物質の観察装置及び観察方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】生化学分野等の実験においては、マイク
ロプレートなどの容器中に付着した状態の動植物細胞や
バクテリアなどの生化学物質を顕微鏡により観察するこ
とが行われる。この観察を必要とする場合の方法とし
て、透明材質で製作されたマイクロプレートのウェルの
底面に付着した観察対象を、ウェルの下方から顕微鏡に
よって観察する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、観察対象と
される動植物細胞等の生化学物質を顕微鏡によって観察
して得られる画像は、淡い色調で輪郭が明瞭でない場合
が多い。このため、精細な観察を行うために観察対象に
焦点を合わせる際に正確に焦点があっているか否かを判
断することが難しく、手動で焦点を合わせる場合にはこ
の合焦操作に時間を要するという問題点があった。また
この問題点は、観察作業の自動化を図るために必要とさ
れるオートフォーカス機能を生化学物質を対象とする観
察に適用する上での課題ともなっていた。
【０００４】そこで本発明は、容器に付着した生化学物
質に対して正確・迅速に焦点を合わせることができ、高
精度の観察を効率よく行うことができる生化学物質の観
察装置及び観察方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の生化学物
質の観察装置は、容器に設けられた透明面の内面側に付
着した生化学物質を前記透明面の外面側から光学系を備
えた観察装置によって観察する生化学物質の観察装置で
あって、生化学物質を内部に収容しこの生化学物質が付
着する前記透明面の内面または外面に前記光学系の焦点
位置を合わせる際の参照となる合焦マークが設けられた
容器を保持する容器保持部と、前記光学系の焦点を移動
させる焦点移動手段と、焦点移動量を数値データとして
出力する移動量出力手段と、焦点位置を記憶する焦点位
置記憶部とを備えた。
【０００６】請求項２記載の生化学物質の観察方法は、
容器に設けられた透明面の内面側に付着した生化学物質
を前記透明面の外面側から光学系を備えた観察装置によ
って観察する生化学物質の観察方法であって、生化学物
質が付着する前記透明面の内面または外面に前記光学系
の焦点位置を合わせる際の参照となる合焦マークが設け
られた容器内に生化学物質を収容する工程と、前記光学
系によって容器の内面に付着した生化学物質を観察する
に先立って前記合焦マークに光学系の焦点を合わせる工
程と、予め求められた前記合焦マークの位置と所望の観
察位置との間の距離に相当する焦点移動量だけ光学系の
焦点を移動させて観察位置に焦点を合わせる工程と、前
記光学系により生化学物質を観察する工程とを含む。
【０００７】請求項３記載の生化学物質の観察方法は、
容器に設けられた透明面の内面側に付着した生化学物質
を前記透明面の外面側から光学系を備えた観察装置によ
って観察する生化学物質の観察方法であって、生化学物
質が付着する前記透明面の内面または外面に前記光学系
の焦点位置を合わせる際の参照となる合焦マークが設け
られた容器内に生化学物質を収容する工程と、前記光学
系によって容器の内面に付着した生化学物質を観察する
に先立って前記合焦マークに光学系の焦点を合わせる工
程と、次いで焦点位置を徐々に移動させながら所望の観
察画像が得られる観察焦点位置を求める工程と、この観
察焦点位置と前記合焦マークの位置との間の距離に相当
する焦点移動量を求めて記憶させる工程と、この焦点移
動量と合焦マークの位置とに基づいて観察焦点位置に光
学系の焦点を合わせる工程と、前記光学系により生化学
物質を観察する工程とを含む。
【０００８】本発明によれば、生化学物質を収容する容
器に光学系の焦点位置を合わせる際の参照位置となる合
焦マークを設けてこの合焦マークの位置と所望の観察対
象位置との間の距離に相当する焦点移動量を予め求めて
おき、生化学物質を観察するための焦点あわせの際には
合焦マークに光学系の焦点を合わせた後にこの焦点移動
量だけ焦点を移動させることにより、観察画像が不明瞭
な対象を観察する場合にも焦点を正確・迅速に合わせる
ことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の生化
学物質観察装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態
の生化学物質観察装置の機能ブロック図、図３は本発明
の一実施の形態のマイクロプレートの部分断面図、図
４、図５は本発明の一実施の形態の生化学物質観察方法
の説明図である。
【００１０】まず図１を参照して、生化学物質観察装置
の構造を説明する。図１において、生化学物質観察装置
１の本体部２は前方に突出した突部２ａと後部に立設さ
れた後壁部２ｂを備えた形状となっている。本体部２の
上面には鏡筒３が突設されており、鏡筒３は複数の対物
レンズ３ａを備え拡大倍率を変えることができるように
なっている。また、突部２ａの上面には接眼レンズ４が
設けられている。本体部２の内部に配設された光学系に
より、対物レンズ３ａの上方に位置する観察対象を接眼
レンズ４から拡大して観察することができる。
【００１１】鏡筒３の上方には、容器保持部６が移動テ
ーブル５によって移動可能に配設されている。容器保持
部６には容器であるマイクロプレート（以下、「プレー
ト」と略称。）７が保持されている。プレート７には液
状試料を収容する凹部であるウェル８が多数形成されて
おり、ウェル８内には後述するように観察対象の生化学
物質が収容される。後壁部２ｂの前面にはモニタ１０お
よび操作盤１１が設けられており、後壁部２ｂの上部か
らは容器保持部６の上方に照明装置９が延出している。
【００１２】照明装置９を点灯して容器保持部６に保持
されたプレート７を照明した状態で、対物レンズ３ａお
よび接眼レンズ４を含む顕微光学系によってウェル内を
観察することにより、ウェル８内に収容された生化学物
質を顕微観察することができる。このとき、移動テーブ
ル５を駆動することにより、プレート７を移動させて任
意位置を観察可能となっている。また、本体部２内には
カメラが内蔵されており、対物レンズ３ａを介して顕微
画像を取得することができる。この顕微画像はモニタ１
０に表示される。
【００１３】次に図２を参照して、生化学物質観察装置
の機能を説明する。図２において、容器保持部６には開
口部６ａが設けられており、開口部６ａの下方には対物
レンズ３ａを含む光学系１３が配設されている。容器保
持部６上にはプレート７が保持されており、プレート７
のウェル８の下方に光学系１３が位置するように容器保
持部６の位置が調整される。光学系１３の下方にはカメ
ラ１４が配設されており、カメラ１４は光学系１３を介
してウェル８内の顕微画像を取得する。
【００１４】光学系１３はフォーカス制御部１５を備え
ており、フォーカス制御部１５はカメラ１４による撮像
時に、また接眼レンズ４によって直接観察する際に、光
学系１３の焦点の位置を変更することができるようにな
っている。また、フォーカス制御部１５は光学系１３の
焦点の位置を変更する際の焦点移動量を数値データとし
て出力できるようになっている。したがって、フォーカ
ス制御部１５は焦点位置移動手段と焦点移動量出力手段
を兼ねたものとなっている。
【００１５】操作部１６は操作盤１１の盤面に設けられ
たスイッチや入力用のキーボードであり、焦点位置移動
操作や、カメラ１４の撮像操作を行う。表示部１７はモ
ニタ１０であり、カメラ１４によって撮像された顕微画
面を表示するほか、操作入力時の案内画面を表示する。
制御部１８はＣＰＵであり、生化学物質観察装置の全体
機能を制御する。焦点位置記憶部１９は予め設定された
光学系１３の焦点位置を記憶する。すなわち、焦点位置
記憶部１９に記憶された焦点位置が出力されると、フォ
ーカス制御部１５は光学系１３を制御して所定の焦点位
置に光学系１３の焦点を合わせることができる。
【００１６】次に図３を参照して生化学物質を収容する
プレート７のウェル８について説明する。プレート７は
樹脂などの透明材質で製作されており、図３（ａ）にお
いて、ウェル８の内底面は観察対象の生化学物質が付着
する付着面８ａ（透明面）となっている。ウェル８の外
底面８ｂには、下面図に示すように十字状の刻印が形成
されており、下面からウェル８内を観察する際の合焦マ
ークＭとなっている。合焦マークＭは以下に説明するよ
うに、観察対象に光学系１３の焦点を合わせる際の参照
として用いられる。
【００１７】図３（ｂ）は観察状態でのウェル８を示し
ている。ウェル８内には培養液２０が注入されており、
付着面８ａには観察対象の生化学物質１２が付着してい
る。生化学物質１２の観察対象部位の高さ方向の位置
は、観察対象の生化学物質の特性によって定められる付
着面８ａからの微少距離ｄによって指定される。すなわ
ち微少距離ｄを指定することにより観察対象部位の高さ
方向の位置は、既知の底面厚さｔに上記微少距離ｄを加
えた距離によって特定される。
【００１８】したがって、この距離ｄ＋ｔに相当する焦
点移動量Ｆ１を求めて生化学物質の種類ごとに焦点位置
データとして記憶させておけば、観察時には外底面８ｂ
の合焦マークＭ（焦点位置Ｆ０）に焦点を合わせた後に
焦点位置を上記焦点移動量Ｆ１だけ上方に移動させるこ
とにより、正しい観察位置に焦点を合致させることがで
きる。すなわち合焦マークＭは、観察対象に焦点を合わ
せる際の参照として用いられる。
【００１９】なお、合焦マークＭの形成方法は、刻印に
よる方法のほかマークを記した透明のシートを作成し、
このシートを貼付する方法を用いてもよい。また、合焦
マークＭの形成面は、外底面８ｂでなく付着面８ａに直
接形成するようにしてもよい。
【００２０】この生化学物質の観察装置は上記のように
構成されており、次に生化学物質の観察方法について図
４、図５を参照して説明する。図４（ａ）において、プ
レート７のウェル８の付着面８ａには観察対象の生化学
物質１２が付着している。生化学物質１２は培養液２０
に覆われている。観察時には、図４（ｂ）に示すように
まず合焦マークＭに光学系１３の焦点を合致させる。こ
れにより、外底面８ｂの焦点位置Ｆ０が検出される。
【００２１】次に、図４（ｃ）に示すようにフォーカス
制御部１５により光学系１３の焦点位置を、上記焦点位
置Ｆ０から予め記憶された焦点移動量Ｆ１だけ上方に移
動させる。これにより、図４（ｄ）に示すように観察位
置と合焦マークＭとの焦点のずれが補正され、光学系１
３の焦点の位置は観察位置と一致する。そしてこの状態
で、生化学物質１２を光学系１３を介してカメラ１４に
より撮像し観察する。
【００２２】すなわち上記生化学物質の観察方法は、ウ
ェル８内の生化学物質１２を観察するに先立って合焦マ
ークＭに光学系１３の焦点を合わせ、予め求められた合
焦マークＭの位置と所望の観察位置との間の距離に対応
した焦点移動量Ｆ１だけ光学系１３の焦点を移動させる
ことにより観察位置に焦点を合わせるものである。
【００２３】次に図５を参照して、生化学物質の観察方
法の他の実施の形態を説明する。この観察方法において
は、上述の観察方法を実行するに先立って下記の操作を
行う。以下図５に則して説明する。図５（ａ）、図５
（ｂ）は、前述の図４（ａ）、図４（ｂ）と同様であ
り、この状態では、光学系１３は外底面８ｂの合焦マー
クＭに焦点が合わされている。次に、図５（ｃ）に示す
ように、フォーカス制御部１５により光学系１３の焦点
を上記焦点位置Ｆ０から徐々に上方に移動させながら、
生化学物質１２を観察する。そして所望の観察画像が得
られたならば、図５（ｄ）に示すようにこの観察画像が
得られる焦点位置を、合焦マークＭの焦点位置Ｆ０から
の焦点移動量Ｆ２として特定する。そしてこの焦点移動
量Ｆ２は焦点位置記憶部１９に記憶される。
【００２４】この後、図４に示す手順と同様にして生化
学物質の観察作業が行われる。このとき、図４（ｃ）に
示す焦点ずれ量Ｆ１の替わりに、上記図５（ｃ）の操作
で求められた焦点移動量Ｆ２が用いられる。すなわち、
図５に示す生化学物質の観察方法は、ウェル８内の生化
学物質１２を観察するに先立って、合焦マークＭに光学
系１３の焦点を合わせ、次いで光学系１３の焦点を徐々
に移動させながら所望の観察画像が得られる観察焦点位
置を求めてこの観察焦点位置と合焦マークＭの位置との
間の距離に相当する焦点移動量Ｆ２を求めて記憶させる
操作を予め行う。そして観察実行時には、この焦点移動
量Ｆ２と合焦マークＭの位置とに基づいて観察焦点位置
に光学系１３の焦点を合わせるものである。
【００２５】上記各実施の形態によれば、画像上での合
焦確認が困難な生化学物質を観察対象とする場合におい
ても、明瞭に確認できる合焦マークを参照して容易に合
焦操作を行える。これにより作業効率を向上させること
ができるとともに、合焦精度が向上するためオートフォ
ーカス機能の適用が容易となる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、生化学物質を収容する
容器に光学系の焦点位置を合わせる際の参照位置となる
合焦マークを設けてこの合焦マークの位置と所望の観察
対象位置との間の距離に相当する焦点移動量を予め求め
ておき、生化学物質を観察するための焦点あわせの際に
は合焦マークに光学系の焦点を合わせた後にこの焦点移
動量だけ焦点を移動させるようにしたので、観察画像が
不明瞭な対象を観察する場合にも焦点を正確・迅速に合
わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の生化学物質観察装置の
斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の生化学物質観察装置の
機能ブロック図
【図３】本発明の一実施の形態のマイクロプレートの部
分断面図
【図４】本発明の一実施の形態の生化学物質観察方法の
説明図
【図５】本発明の一実施の形態の生化学物質観察方法の
説明図
【符号の説明】
３ａ 対物レンズ ４ 接眼レンズ ６ 容器保持部 ７ プレート（マイクロプレート） ８ ウェル １０ モニタ １２ 生化学物質 １３ 光学系 １４ カメラ １５ フォーカス制御部 １８ 制御部 １９ 焦点位置記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G045 CB01 CB21 FA11 FA16 FA19 HA14 HA16 JA01 JA07 2G057 AC05 BA03 BB06 DB05 HA02 2G059 AA05 BB12 CC16 CC20 DD13 FF06 GG10 JJ11 KK04 MM10 PP04 2H052 AB05 AB10 AC05 AD03 AD08 AD09 AD19 AD33 AE05 AF14 AF21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】容器に設けられた透明面の内面側に付着し
    た生化学物質を前記透明面の外面側から光学系を備えた
    観察装置によって観察する生化学物質の観察装置であっ
    て、生化学物質を内部に収容しこの生化学物質が付着す
    る前記透明面の内面または外面に前記光学系の焦点位置
    を合わせる際の参照となる合焦マークが設けられた容器
    を保持する容器保持部と、前記光学系の焦点を移動させ
    る焦点移動手段と、焦点移動量を数値データとして出力
    する移動量出力手段と、焦点位置を記憶する焦点位置記
    憶部とを備えたことを特徴とする生化学物質の観察装
    置。
  2. 【請求項２】容器に設けられた透明面の内面側に付着し
    た生化学物質を前記透明面の外面側から光学系を備えた
    観察装置によって観察する生化学物質の観察方法であっ
    て、生化学物質が付着する前記透明面の内面または外面
    に前記光学系の焦点位置を合わせる際の参照となる合焦
    マークが設けられた容器内に生化学物質を収容する工程
    と、前記光学系によって容器の内面に付着した生化学物
    質を観察するに先立って前記合焦マークに光学系の焦点
    を合わせる工程と、予め求められた前記合焦マークの位
    置と所望の観察位置との間の距離に相当する焦点移動量
    だけ光学系の焦点を移動させて観察位置に焦点を合わせ
    る工程と、前記光学系により生化学物質を観察する工程
    とを含むことを特徴とする生化学物質の観察方法。
  3. 【請求項３】容器に設けられた透明面の内面側に付着し
    た生化学物質を前記透明面の外面側から光学系を備えた
    観察装置によって観察する生化学物質の観察方法であっ
    て、生化学物質が付着する前記透明面の内面または外面
    に前記光学系の焦点位置を合わせる際の参照となる合焦
    マークが設けられた容器内に生化学物質を収容する工程
    と、前記光学系によって容器の内面に付着した生化学物
    質を観察するに先立って前記合焦マークに光学系の焦点
    を合わせる工程と、次いで焦点位置を徐々に移動させな
    がら所望の観察画像が得られる観察焦点位置を求める工
    程と、この観察焦点位置と前記合焦マークの位置との間
    の距離に相当する焦点移動量を求めて記憶させる工程
    と、この焦点移動量と合焦マークの位置とに基づいて観
    察焦点位置に光学系の焦点を合わせる工程と、前記光学
    系により生化学物質を観察する工程とを含むことを特徴
    とする生化学物質の観察方法。
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