JP2005010258A

JP2005010258A - Microscope apparatus

Info

Publication number: JP2005010258A
Application number: JP2003171820A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Okugawa; 久奥川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP4329423B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope apparatus capable of changing observation positions of a single or a plurality of culture vessels at a high speed in the state of attaching a tube for reflux and a patch for potential measurement. <P>SOLUTION: The microscope apparatus is so constituted that a microscope casing 5 provided with an objective lens 6 is placed on a moving stage 9 movable to an x-y direction. Also, the culture vessel 3 containing a specimen is placed on a sample placing part 2a disposed above the objective lens 6. When the observation position within the culture vessel 3 is going to be changed, the microscope casing 5 is moved by a moving stage 9 to move objective lens 6 relative to the culture vessel 3. When the objective lens 6 is roughly moved to its origin position at this point, the objective lens 6 is positioned to the origin position by utilizing the signal when a detector 41 crosses a reference 40 disposed in the origin position. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェル等の培養容器内の生物標本を観察するための顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細胞をウェル等の培養容器に入れて観察するための顕微鏡として、従来から倒立型顕微鏡があった（例えば、特許文献１参照）。従来の倒立型顕微鏡では、顕微鏡上に取り付けた移動可能なステージに培養容器を載置し、ステージを移動することによって観察位置を変更していた。また、正立型顕微鏡においても、顕微鏡全体を移動ステージ上に設置し、標本ステージを移動させる代わりに顕微鏡を移動させる標本ステージ固定型顕微鏡があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−５７５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した倒立型顕微鏡では、培養容器内の溶液を環流させたり細胞の膜電圧を測定するなどの用途では、ステージ移動によって環流用のチューブが外れたり、電位測定用のパッチが外れるなどの問題があり、観察位置を移動させることは実際上困難であった。
【０００５】
一方、上述した標本ステージ固定型顕微鏡では、高倍観察において対物レンズの先端が培養容器の溶液と接触するため、単一容器内の移動でも移動範囲が限られ、複数容器間の移動は困難であった。さらに、顕微鏡全体を移動させるために移動物が大きくなり、高速な移動は振動を引き起こし、倒立型顕微鏡と同様に環流用のチューブが外れたり、電位測定用のパッチが外れなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、環流用チューブや電位測定用パッチを付けた状態で、単一または複数の培養容器において高速に観察位置を変更できる顕微鏡装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明による顕微鏡装置は、標本用容器が載置される載置台と、標本用容器の標本を照明する照明装置と、標本用容器の下方から標本を観察する観察光学系とを備えた顕微鏡装置において、観察光学系の少なくとも一部の光学系を、標本の観察位置を変更すべく顕微鏡本体に対して観察光軸の垂直方向に移動する駆動装置を備え、載置台および照明装置は顕微鏡本体に対して固定されていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明による顕微鏡装置は、請求項１に記載の顕微鏡装置において、観察光学系は、無限遠系タイプの対物レンズおよびその対物レンズからの平行光束を観察像として結像する結像光学系を有し、駆動装置は、対物レンズの有効視野内にある標本からの光の平行光束の少なくとも中心の光が結像光学系の入射瞳を通過するように、一部の光学系の移動範囲を制御することを特徴とする。
（３）請求項３の発明による顕微鏡装置は、請求項１または２に記載の顕微鏡装置において、載置台は、標本用容器を密閉する密閉室を形成し、密閉室には標本用容器を出し入れするために開閉される開閉扉が設けられ、照明装置は、開閉扉にその一部として設けられ、密閉室の標本を照明する。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、予め設定されたホームポジションに観察光学系をプリセットするように駆動装置を制御する制御装置を備えたものである。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、駆動装置を制御する制御装置を備え、載置台には、複数の前記標本用容器を載置できる複数の載置部が形成され、制御装置は、予め設定された複数の載置部に対応する複数のホームポジションに観察光学系をプリセットするように、駆動装置を制御するようにしたものである。
（６）請求項６の発明は、請求項３〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、密閉室の温度および湿度を制御する環境制御部を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施形態−
図１は本発明による顕微鏡装置の第１の実施の形態を示す図であり、顕微鏡装置の概略構成を示すものである。図１では、培養容器に入った標本を透過照明で観察する場合を示している。１は顕微鏡装置のベースであり、ベース１上には載置台２および移動ステージ９が固設されている。載置台２の試料載置部２ａには観察用の開口２ｂが形成されており、標本が入った培養容器３は開口２ｂが設けられた部分に載置される。試料載置部２ａにはマニュピレータ支持用のサポート２ｃが設けられていて、図１に示す例では、投薬用細管１０が取り付けられている。
【０００９】
移動ステージ９上には顕微鏡筐体５が固設されている。顕微鏡筐体５には、対物レンズ６および観察像を撮影する撮像装置７が設けられている。一方、透過照明装置４は載置台２に設けられており、試料載置部２ａの上方に配置されている。顕微鏡筐体５に設けられた対物レンズ６は、培養容器３が載置される試料載置部２ａの下方に透過照明装置４と対向するように設けられている。すなわち、培養容器３中の標本を透過照明装置４により図示上方から照明して、標本を透過し開口２ｂを通過した光を対物レンズ６で観察する。
【００１０】
対物レンズ６からの光は反射ミラー８で反射されて、撮像装置７の撮像面上に結像する。撮像装置７としては、コンフォーカル顕微鏡装置やＣＣＤカメラ等が用いられるが、本実施の形態ではＣＣＤカメラを用いた場合について説明する。１００は顕微鏡全体の制御を行うコントローラであり、撮像装置７の撮像信号を処理する画像処理部等も含まれている。撮像装置７の撮像信号はコントローラ１００内の画像処理部で処理され、モニタ１０１に撮像された標本像（デジタル画像）が表示される。モニタ１０１には液晶表示素子（ＬＣＤ）などが用いられる。１０３は移動ステージ９の移動を制御するステージ制御装置である。標本上の所望の位置を観察するためのステージ移動指示や、光学フィルタ、絞り、対物レンズの切り替えや照明光量調整などの各種顕微鏡調整の指示は、指令部１０２に設けられた操作部を介して行われる。
【００１１】
移動ステージ９は、上面に固設された顕微鏡筐体５をベース１に対して図のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に移動することができる。なお、移動ステージ９がｘ、ｙ方向に移動し、対物レンズ６がｚ方向に移動することも可能である。移動ステージ９の移動にはパルスモータやエンコーダ付ＤＣモータなどが用いられ、出力されるパルスをカウントすることによりその移動距離を測定することができる。
【００１２】
移動ステージ９には予め原点位置が設定されており、例えば、観察位置が培養容器３の中心位置となる位置が原点位置に設置される。移動ステージ９には原点位置に対応して検出器４１が設けられている。検出器４１にはフォトインタラプタ等が用いられ、移動ステージ９に設けられた基準４０としての遮光板が検出器４１を横切る度に原点信号を発生する。検出器４１の原点信号により設定された位置に移動ステージ９を位置決めすると、対物レンズ６の光軸が培養容器３の中心位置に位置決めされる。以下では、検出器にフォトインタラプタを用いるとして説明する。
【００１３】
顕微鏡筐体５をｘｙ方向に移動させる移動ステージ９は、粗動移動と測定ポイントから僅かな距離だけ離れた位置への移動である微動移動との２つの移動形態をとることができる。一方、微動移動は標本内での移動であって、大きくても数ｍｍ程度の移動距離である。微動移動の際にはパルスを利用して移動制御を行う。
【００１４】
まず、粗動移動について説明する。基準４０が検出器４１を横切ると、例えば、図２に示すような信号Ｉが検出器４１から出力される。このような出力信号Ｉは、予め正確に把握しておくことができる。移動ステージ９を位置決めする際には、信号ＩがＩ１〜Ｉ１＋ΔＩの範囲に入るように移動ステージ９のｘ方向位置をフィードバック制御する。その結果、移動ステージ９は位置ｘ１〜ｘ１＋Δｘの範囲に位置決めされる。ΔＩの範囲を可能な限り小さく設定することにより、０．１μｍオーダーの精度で位置決めすることができる。
【００１５】
微動移動の場合には、パルスをカウントすることにより移動距離を制御する。移動ステージ９の最小送りが１パルス当たり５μｍの場合には、１０パルス分だけ移動することにより観察位置が５０μｍ変化することになる。
【００１６】
上述したように、図１に示す顕微鏡装置では、培養容器３が載置される載置台２を固定式とし、その載置台２に対して顕微鏡筐体５をｘ、ｙ、ｚの３方向に移動できるような構成とした。そのため、観察ポイントを変更する際にも培養容器３や投薬用細管１０移動させることがないため、培養容器３の標本を安定な状態に保つことができる。さらに、照明装置４を移動させないので移動部分が小さくでき、高速に移動ができるとともに移動時の振動が小さい。
【００１７】
図３は第１の実施の形態の変形例を示す図である。ベース１上には移動ステージ９および載置台２が固設されている。載置台２には、光学ガラスが填め込まれた試料載置部２ａが３カ所設けられている。なお、ガラスを填め込む代わりに、培養容器３を置いて密閉保持することもできる。培養容器３はこれらの試料載置部２ａに載置される。すなわち、図３に示す顕微鏡装置では、載置台２上に３つの培養容器３を載置して、それらを順に観察することができる。載置台２上には、試料載置部２ａに対応するように照明装置４が３つ設けられたカバーＣが、培養容器３を覆うように取り付けられる。その結果、培養容器３は気密環境に置かれることになる。一方、顕微鏡筐体５や移動ステージ９は気密環境とはなっていない。
【００１８】
移動ステージ９には、試料載置部２ａのそれぞれに対応して、検出器４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃがｘ方向に並んで設けられている。検出器４１Ａ〜４１Ｃは上述した検出器４１と同様のものであり、移動ステージ９によって顕微鏡筐体５がｘ方向に移動すると、基準４０の位置が検出器４１Ａ〜４１Ｃの位置に一致したときに原点信号を発生する。すなわち、検出器４１Ａ〜４１Ｃを利用することにより、対物レンズ６が各試料載置部２ａに位置決めされる。なお、図示していないが、ｙ方向に関しては、各試料載置部２ａに共通な検出器４１および基準４０が設けられており、これらは図１で説明したものと同様のものである。
【００１９】
異なる培養容器３の間で対物レンズ６を移動する際には、移動ステージ９を粗動移動させ、検出器４１Ａ〜４１Ｃによって試料載置部２ａの位置に位置決めする。同一培養容器３内での観察位置の移動は、図１の場合と同様に微動移動によって観察位置を移動する。
【００２０】
−第２の実施形態−
図４は本発明による顕微鏡装置の第２の実施形態を示す図であり、観察光学系の一部を移動できるようにしたものである。図１の顕微鏡装置では観察光学系全体を動かし、かつ、光学系を小型化するために有限系の対物レンズおよび光学系であった。一方、本実施の形態の顕微鏡装置では対物レンズを含んだ一部の観察光学系のみを移動させるために、無限系の対物レンズ、および光学系として固定部に結像レンズや撮像装置を配設する構成とした。
【００２１】
図４において、図１と同一な部分には同一符号を付した。顕微鏡装置のベース１１上には、載置台１２、移動ステージ１９および顕微鏡筐体固定部２０が固設されている。移動ステージ１９は、ステージ制御装置１０３によって制御される。載置台１２の試料載置部１２ａには観察用の開口１２ｂが形成されており、標本が入った培養容器３は開口１２ｂが設けられた部分に載置される。試料載置部１２ａに設けられたマニュピレータ支持用サポート１２ｃには、図１の場合と同様の投薬用細管１０が取り付けられている。載置台１２には、培養容器３の標本を透過照明で観察するための透過照明装置４が設けられている。
【００２２】
第２の実施の形態の顕微鏡装置では、顕微鏡筐体は固定部２０と移動部１５とに分割されており、顕微鏡筐体移動部１５は移動ステージ１９上に固設されている。移動ステージ１９は、上面に固設された顕微鏡筐体移動部１５を図のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に移動することができる。移動ステージ１９には図１に示した移動ステージ９と同様に検出器４１がｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれに設けられている。一方、顕微鏡筐体移動部１５には基準４０が設けられている。移動ステージ１９の移動機構は上述した移動ステージ９と同様であって観察ポイントの移動において同様の機能を有しているが、ここでは説明を省略する。
【００２３】
顕微鏡筐体移動部１５には、対物レンズ１６および反射ミラー１８が設けられている。一方、顕微鏡筐体固定部２０には、載置台１２に設けられた透過照明装置４とは別に落射照明装置１４が設けられている。また、顕微鏡筐体固定部２０には、観察像を撮像するための撮像装置７、落射照明装置１４の照明光を顕微鏡筐体移動部１５側に導いたり観察像を撮像装置７に結像させたりするための光学部材２１，２２，２３，２４が設けられている。光学部材２３，２４はレンズであり、光学部材２２は反射ミラーで、光学部材２１はビームスプリッタである。本実施の形態の顕微鏡装置では、透過照明および落射照明のいずれでも観察することができるが、以下では、落射照明の場合を例に説明する。
【００２４】
落射照明装置１４を出射した照明光は、レンズ２４，反射ミラー２２およびビームスプリッタ２１を介して顕微鏡筐体移動部１５の反射ミラー１８に入射する。反射ミラー１８で反射された照明光は対物レンズ１６を介して培養容器３に入射し、標本の所定領域を照明する。標本から出射された光は対物レンズ１６、反射ミラー１８、ビームスプリッタ２１およびレンズ２３によって撮像装置７に導かれ、撮像装置７の撮像面に観察像が結像される。
【００２５】
対物レンズ１６は無限遠光学系のものであり、標本の焦点面から発した光は対物レンズ１６を通過すると平行光束２５となり、その平行光束２５が反射ミラー１８によってビームスプリッタ２１へ導かれる。また、落射照明装置１４を出射した照明光はレンズ２４により平行光束とされ、その平行光束の照明光が反射ミラー２２およびビームスプリッタ２１を介して反射ミラー１８へ入射される。
【００２６】
図４に示す顕微鏡装置では、顕微鏡筐体移動部１５を移動ステージ１９で移動しても、対物レンズ１６の有効視野内にある標本からの光の平行光束の少なくとも中心の光が、結像光学系の入射瞳を通過するように構成されている。この場合、顕微鏡筐体移動部１５のストロークは数ｍｍ程度なので、光学部材２１，２３の口径は、顕微鏡筐体移動部１５がｙ方向に移動する分だけ大きくする。この場合、顕微鏡筐体移動部１５の移動許容範囲の移動量は数ｍｍ程度なので、光学部材２１，２３の口径をその移動量に合わせて数ｍｍ程度大きくすれば良い。観察光学系全体が移動する場合と比べて、顕微鏡筐体移動部１５の負荷が減るのでレスポンスが良くなる。
【００２７】
なお、複数または大きい培養容器３を観察するために、移動ステージ１９のｘ方向およびｙ方向のストロークが長くなる場合には、図５のように光をｙ方向に反射するミラーＭ１を対物レンズ１６と共に移動ステージ１９のｙ方向移動部に設け、光をｘ方向に反射するミラーＭ２をミラーＭ１、対物レンズ１６およびｙ方向移動部と共に移動ステージ１９のｘ方向移動部に設ける。これにより、光束がビームスプリッタ２１から外れてしまうのを防止できる。
【００２８】
このように、第２の実施の形態においても、載置台１２に載置された培養容器３に対して顕微鏡筐体移動部１５を移動させることにより、観察位置を移動させることができる。そのため、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。加えて、標本からの光束を平行光束２５とすることにより、顕微鏡筐体を固定部２０と移動部１５とに分割して、移動部１５のみを載置台１２に対して移動させることが可能となる。そのため、移動ステージ１９で移動させるべき移動物の重量が軽くなり、より高速に移動を行わせることができる。また、移動・停止の際の振動の発生を低減することができる。
【００２９】
−第３の実施の形態−
図６は本発明による顕微鏡装置の第３の実施の形態を示す図であり、生物標本を長時間観察するような場合に適した顕微鏡装置を示したものである。図６に示す装置では、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５および撮像装置７は筐体８１内に収納されている。第１の実施の形態と同様に、移動ステージ９には検出器４１が設けられ、顕微鏡筐体５には基準４０が設けられており、同様な動作を行うことができる。なおそれらの構成は第１の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
筐体８１の天井部分には密閉型の試料室８０が載置されており、それによって、筐体８１内は密閉されている。すなわち、試料室８０の底板８０１を隔壁として、底板８０１の上側に培養容器３が収納される第１の密閉室が形成され、底板８０１の下側に顕微鏡筐体５等が収納される第２の密閉室が形成される。
【００３１】
図７において底板８０１には光学ガラス等の観察用窓８０２が填め込まれており、培養容器３は観察用窓８０２上に載置される。すなわち、底板８０１は顕微鏡装置の載置台として機能するものである。なお、窓８０２を設ける代わりに培養容器３を置いて密閉保持するようにしても良い。試料室８０の天井部分は図６に示すように開閉蓋８０３となっており、開閉蓋８０３の観察用窓８０２に対向する位置には透過照明装置８３が設けられている。生物標本Ｓの入った培養容器３は、この透過照明装置８３によって照明される。透過照明装置８３の部分の密閉には、コンデンサレンズを使うこともできる。なお、底板８０１全体を透明部材で構成しても良い。
【００３２】
開閉蓋８０３はリンク機構８０４により底板８０１と連結されており、取っ手８０５を操作することで開閉蓋８０３の開閉し、生物標本Ｓの出し入れを行う。開閉蓋８０３と底板８０１の壁部との間にはシール部材（不図示）が設けられており、開閉蓋８０３を閉じるとシール部材によって試料室８０は密閉される。
【００３３】
このように、開閉蓋８０３の開閉機構により試料室８０は筐体８１とは独立に開放でき、生物標本Ｓの交換が任意にかつ簡単に行える。また、図７に示すように試料室８０の天井部分全体が開閉できるので、生物標本Ｓの交換の際に培養容器３が傾いてしまったり、培養容器３を試料室８０の壁面に衝突させてしまったりという不具合を防止することができる。
【００３４】
ところで、生物標本を長時間観察する場合には、標本の環境状態を一定に保つ必要がある。そこで、第３の実施の形態の顕微鏡装置では、培養容器３が設置される試料室８０を密閉構造とし、環境制御装置８２を設けて生物標本Ｓの環境状態（温度、湿度およびＣＯ_２濃度）を一定に保つようにした。例えば、試料室８０内は、３７℃−１００％ＲＨ、ＣＯ_２濃度５％に保たれる。また、環境制御装置８２は、生物標本Ｓの環境状態を一定に保つだけでなく、顕微鏡筐体５などが収納されている筐体８１内を恒温状態（例えば、３７℃）に保持する機能も有している。
【００３５】
環境制御装置８２と試料室８０とは配管８２５接続されており、環境制御装置８２と筐体８１とは配管８２５と独立した別の配管８２５で接続されている。８２７，８２８は、配管８２５，８２６を試料室８０および筐体８１に接続するためのジョイント部である。環境制御装置８２には、加湿器８２１、過熱器８２２、循環ポンプ８２３およびＣＯ_２調整器８２４が設けられている。循環ポンプ８２３は独立した２つのポンプＰ１，Ｐ２を有しており、ポンプＰ１は配管８２５に接続され、ポンプＰ２は配管８２６に接続されている。すなわち、配管８２５と配管８２６とは独立した循環系を構成している。
【００３６】
試料室８２に接続された配管８２５中には上述した循環ポンプ８２３のポンプＰ１に加えて、循環ポンプ８２３の下流側に、順にＣＯ_２調整器８２４、加湿器８２１が設けられている。一方、筐体８１に接続された配管８２６中には、循環ポンプ８２３のポンプＰ２の下流側に加熱器８２２が設けられている。加湿器８２１は加熱器８２２と熱的に接続されており、加熱器８２２と同一温度（例えば３７℃）に暖められている。ＣＯ_２調整器８２４は試料室８０内のＣＯ_２濃度を調整する装置であり、不図示のＣＯ_２供給部（例えば、ＣＯ_２ガスが充填されたガスボンベ）に接続されている。
【００３７】
試料室８２内の空気はポンプＰ１によりＣＯ_２調整器８２４に送り込まれ、ＣＯ_２調整器８２４によって所定のＣＯ_２濃度（例えば、５％）に調整される。そして、ＣＯ_２調整器８２４から加湿器８２１に送り込まれた空気は、加湿器８２１により加温・加湿されて３７℃−１００％ＲＨの空気とされる。３７℃−１００％ＲＨ、ＣＯ_２濃度５％に調整された空気は、配管８２５を介して試料室８０に送り込まれる。その結果、試料室８０内の空気は所定のＣＯ_２濃度を有する３７℃−１００％ＲＨに保持される。その結果、生物標本Ｓの状態を一定に保つことができ、例えば、生物標本Ｓの培地からの水分の蒸発を防止することができる。なお、図示していないが、試料室８２内の温度を監視する温度センサは、観察に支障のない限り培養容器３の近傍に配置するのが好ましい。
【００３８】
一方、筐体８１内の空気はポンプＰ２により加熱器８２２に送り込まれて、所定の温度、例えば３７℃に暖められる。そして、３７℃に暖められた空気は配管８２６を介して筐体８１内に送り込まれる。その結果、筐体８１内の空気は所定温度に保持される。その結果、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５などを一定温度に保つことができ、例えば、光学系の温度ドリフトを防止することができる。また、試料室８０と筐体８１とは同一温度に保たれるため、底板８０に設けられた観察用窓８０２に結露が生じて観察に支障をきたすことがない。
【００３９】
−第４の実施の形態−
図８は本発明による顕微鏡装置の第４の実施の形態を示す図であり、透過照明で観察を行う顕微鏡に関するものである。上述した第３の実施の形態では、試料室８０には一つの培養容器３が収納されたが、図８に示す装置では、試料室８０内に５つの培養容器３Ａ〜３Ｅが一列に並べて収納される。なお、図８の装置においても図５に示したようなコントローラ１００，モニタ１０１，指令部１０２，ステージ制御装置１０３を備えているが、図示は省略した。また、試料室８０のジョイント部８２７，８２８には配管８２５，８２６が接続され、配管８２５，８２６を介して図５に示すのと同様の環境制御装置８２（不図示）が接続されている。
【００４０】
図８では培養容器３Ａ〜３Ｅに隠れて見えないが、図６に示した試料室８０と同様に、底板８０１には５つの観察用窓が填め込まれており、その観察用窓上に培養容器３Ａ〜３Ｅが載置されている。なお、観察用窓としてガラスを設ける代わりに、その穴に培養容器を置いて窓と兼用しても良い。試料室８０の開閉蓋８０３には、各観察用窓に対向する位置に５つの透過照明装置８３Ａ〜８３Ｅが設けられている。
【００４１】
一方、筐体８１内には、図６の場合と同様に、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５および撮像装置７（不図示）からなる顕微鏡が設けられている。なお、図８では筐体８１の内部が分かりやすいように、筐体８１の前面８１１を外した状態で示した。筐体８１の下部には、筐体８１の左右方向（ｘ軸方向）に延びるガイド９０および送りネジ９１が設けられている。９２は送りネジ９１を回転駆動するモータである。モータ９２にはパルスモータやエンコーダ付ＤＣモータ等が用いられる。ガイド９０はベース１に貫通して挿入されており、送りネジ９１はベース１に貫通して螺合している。モータ９０により送りネジ９１を正転および逆転駆動すると、ベース１はガイド９０に沿って左方向および右方向に移動する。モータ９０はステージ制御装置１０３によって制御される。
【００４２】
移動ステージ９，対物レンズ６，顕微鏡筐体５および撮像装置７の構成は、図６に示したものと全く同様の構造を有している。移動ステージ９には、移動ステージ９を原点位置に位置決めするための検出器４１が、ｘ方向移動およびｙ方向移動にそれぞれ設けられている。顕微鏡筐体５には、検出器４１に対応して基準４０が設けられている。また、筐体８１の底板部分には、ベース１を各培養容器３Ａ〜３Ｅの位置に位置決めするための検出器９３Ａ〜９３Ｅが設けられている。一方、ベース１には検出器９３Ａ〜９３Ｅに対する基準９４が設けられている。検出器９３Ａ〜９３Ｅには検出器４１と同様にフォトインタラプタ等が用いられ、基準９４には基準４０と同様に遮光板が用いられる。
【００４３】
本実施の形態では、複数の培養容器３Ａ〜３Ｅを観察する際、一つの顕微鏡をｘ方向に移動させて順に観察する。図８に示す状態では、顕微鏡のベース１は培養容器３Ｃの観察位置に位置決めされており、対物レンズ６の観察ポイントは培養容器３Ｃの中心位置に位置決めされる。そのときの位置決めは検出器９３Ｃと基準９４によって行われる。この状態から隣の培養容器３Ｂを観察する場合には、モータ９２により送りネジ９１を正転駆動し、検出器９３Ｂが基準９４を検出したならばモータ９２を停止して、ベース１を検出器９３Ｂで設定される位置に位置決めする。その結果、対物レンズ６の観察ポイントが培養容器３Ｂの中心位置に位置決めされる。その後の、培養容器３Ｂ内の観察ポイントの移動は第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
ところで、生物標本を長時間観察するような場合には、一定の時間間隔（例えば、１５分間隔）で各標本を観察するのが一般的である。例えば、所定時間間隔毎に培養容器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの順に観察する。第４の実施の形態では、このような場合、容器間の移動はモータ９２および検出器９３Ｂ〜９３Ｅを用いた粗動移動により素早く、かつ、高精度に位置決めすることができる。さらに、所定時間間隔毎に繰り返し観察を行った場合でも、観察位置の再現性が非常に高い。
【００４５】
［第１変形例］
上述した第４の実施の形態では、複数の培養容器３Ａ〜３Ｅを一列に配設して、１台の顕微鏡で観察する場合について説明した。図９に示す第１変形例では、培養容器３Ａ〜３Ｃが円弧状に配設される場合について示した。図９は顕微鏡装置を上方から見た平面図であり、培養容器３Ａ〜３Ｃが配設される載置台を省略して示した。なお、図９に示す例では、上述したような試料室８０，筐体８１，環境制御装置８２が図示されていなが、これらについては用途に応じて設けても良いし、設けなくても良い。
【００４６】
顕微鏡筐体５２が固設されたｘｙステージ５８は回転ステージ５９上に載置されている。そのため、回転ステージ５９によって、顕微鏡筐体５２が載置されたｘｙステージ５８を軸５１を回転軸として回転することができる。顕微鏡筐体５２には対物レンズ５３および撮像装置７が設けられている。５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは培養容器３Ａ〜３Ｃに対応して設けられた検出器であり、円弧状に配設されている。一方、顕微鏡筐体５２には基準５５が設けられている。
【００４７】
なお、基準５５および検出器５６Ａ〜５６Ｃの構成は、上述した基準４０および検出器４１〜４１Ｃの構成と同様である。第１変形例の場合も、顕微鏡筐体５２を回転して基準５５が検出器５６Ａ〜５６Ｃを横切る度に原点信号を発生する。第１変形例の場合、回転ステージ５９による回転移動で粗動移動が行われ、ｘｙステージ５８により微動移動が行われる。
【００４８】
［第２変形例］
図１０（ａ）は第２変形例を示す平面図であり、顕微鏡装置の載置台（不図示）には図１０（ｂ）に示すような培養容器７１が載置される。なお、図１０（ａ）では載置台の記載を省略した。なお、第２実施例においても試料室８０，筐体８１，環境制御装置８２が図示されていないが、これらについては用途に応じて設けても良いし、設けなくても良い。図１０（ｂ）に示すように、培養容器７１には標本を入れるためのウェル７２が格子状に複数形成されている。このウェル７２の各々に標本が入れられる。顕微鏡装置のベース６０上にはｘステージ６７が固設されており、ｘステージ６７の固定部６７Ａに対して可動部６７Ｂがｘ方向に移動する。
【００４９】
可動部６７Ｂはｙステージの固定部を兼ねており、可動部６７Ｂにはｙ方向に移動可能なｙ可動部６７Ｃが設けられている。ｙ可動部６７Ｃ上には顕微鏡筐体６１が固設されており、ｙ可動部６７Ｃは顕微鏡筐体６１をｚ方向に移動させるｚ移動機構を備えている。顕微鏡筐体６１には対物レンズ６２および撮像装置７が設けられている。
【００５０】
ｘステージ６７の固定部６７Ａには複数の検出器６８がｘ方向に並んで設けられている。検出器６８の数は培養容器７１のｘ方向に関するウェル７２の数と等しく、ウェル７２のｘ方向間隔と等しい間隔で配設されている。これらの検出器６８の基準としてｘ基準７０ｘが可動部６７Ｂに設けられている。
【００５１】
一方、可動部６７Ｂには、ｙ方向に並んだ検出器６６が複数設けられている。検出器６６の数は培養容器７１のｙ方向に関するウェル７２の数と等しく、ウェル７２のｙ方向間隔と等しい間隔で配設されている。そして、検出器６６に対応するｙ基準７０ｙがｙ可動部６７Ｃに設けられている。基準７０ｘ、７０ｙおよび検出器６８，６６の構成は上述した基準４０および検出器４１〜４１Ｃの構成と同様であり説明を省略する。
【００５２】
第２変形例の場合、検出器６８の原点信号を利用して可動部６７Ｂのｘ方向粗動移動、すなわち、ｘ方向のウェル間移動を行わせる。そして、検出器６６の原点信号を利用して可動部６７Ｃのｙ方向粗動移動、すなわち、ｙ方向のウェル間移動を行わせる。この場合も、ウェル７２内における観察位置の変更の際には、パルス信号を利用して可動部６７Ｂおよび可動部６７Ｃを微動移動させる。
【００５３】
なお、上述した第２〜４の実施の形態では、検出器としてフォトインタラプタを用いて位置決めをする場合を例に説明したが、第１の実施の形態に記載したようにクリック式位置決め機構のような機械式の位置決め装置を用いても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００５４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ベース１，１１，６０は顕微鏡本体を、対物レンズ６，１６および反射ミラー８，１８は観察光学系を、光学部材２３は結像光学系を、図８の移動ステージ９，ガイド９０，送りネジ９１およびモータ９２は駆動装置を、ステージ制御装置１０３は制御装置をそれぞれ構成する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、培養容器の下方から観察する観察光学系を移動して観察位置を変更するようにしたので、標本に環流用チューブや電位測定用パッチ等を付けた状態で、素早く観察光学系を移動して観察位置を変更しても、環流用チューブや電位測定用パッチが外れるという問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による顕微鏡装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】信号Ｉを説明する図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図４】本発明による顕微鏡装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】ミラーＭ１〜Ｍ３の配置を示す斜視図である。
【図６】本発明による顕微鏡装置の第３の実施形態を示す図である。
【図７】試料室８０の詳細を示す図である。
【図８】本発明による顕微鏡装置の第４の実施形態を示す図である。
【図９】第４の実施の形態の第１変形例を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態の第２変形例を示す図であり、（ａ）は顕微鏡装置の平面図、（ｂ）は培養容器７１の平面図である。
【符号の説明】
１，１１，６０ベース
２，１２載置台
２ａ，１２ａ試料載置部
３，３Ａ〜３Ｅ，７１培養容器
４，８３，８３Ａ〜８３Ｅ透過照明装置
５，５２，６１顕微鏡筐体
６，１６，５３，６２対物レンズ
９，１９移動ステージ
１５顕微鏡筐体移動部
２０顕微鏡筐体固定部
４０，５５，９４基準
４１Ａ〜４１Ｃ，５６Ａ〜５６Ｃ，６６，６８，９３Ａ〜９３Ｅ検出器
５８ｘｙステージ
５９回転ステージ
６７ｘステージ
７０ｘｘ基準
７０ｙｙ基準
７２ウェル
８０試料室
８１筐体
８２環境制御装置
９０ガイド
９１送りネジ
９２モータ
１００コントローラ
１０３ステージ制御装置
８０１底板
８０２観察用窓
８０３開閉蓋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope apparatus for observing a biological specimen in a culture container such as a well.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been an inverted microscope as a microscope for observing cells in a culture container such as a well (see, for example, Patent Document 1). In a conventional inverted microscope, a culture container is placed on a movable stage attached on the microscope, and the observation position is changed by moving the stage. Also, in the upright microscope, there is a specimen stage fixed microscope in which the entire microscope is set on a moving stage and the microscope is moved instead of moving the specimen stage.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2003-57559 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the inverted microscope described above, in applications such as circulating the solution in the culture vessel or measuring the membrane voltage of the cells, the tube for reflux is removed by moving the stage, or the patch for potential measurement is removed. There was a problem and it was practically difficult to move the observation position.
[0005]
On the other hand, in the specimen stage fixed microscope described above, since the tip of the objective lens comes into contact with the solution in the culture container in high magnification observation, the movement range is limited even within movement in a single container, and movement between multiple containers is difficult. It was. In addition, the moving object becomes large to move the entire microscope, and high-speed movement causes vibrations. As with the inverted microscope, there are problems such as disconnection of the reflux tube and disconnection of the potential measurement patch. .
[0006]
The present invention provides a microscope apparatus that can change an observation position at high speed in a single or a plurality of culture vessels with a reflux tube and a potential measurement patch attached.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) A microscope apparatus according to the first aspect of the present invention includes a mounting table on which a specimen container is placed, an illumination device that illuminates the specimen in the specimen container, and an observation optical system that observes the specimen from below the specimen container. A driving device that moves at least a part of the optical system of the observation optical system in the direction perpendicular to the observation optical axis with respect to the microscope main body in order to change the observation position of the specimen, The illumination device is fixed to the microscope body.
(2) The microscope apparatus according to the invention of claim 2 is the microscope apparatus according to claim 1, wherein the observation optical system forms an infinite type objective lens and a parallel light beam from the objective lens as an observation image. The imaging apparatus has an imaging optical system, and the driving device is configured to perform a part of optical operation so that at least the center light of the parallel light flux from the sample in the effective field of the objective lens passes through the entrance pupil of the imaging optical system. It is characterized by controlling the moving range of the system.
(3) The microscope apparatus according to the invention of claim 3 is the microscope apparatus according to claim 1 or 2, wherein the mounting table forms a sealed chamber for sealing the sample container, and the sample container is taken in and out of the sealed chamber. An opening / closing door that is opened and closed is provided, and the illumination device is provided as a part of the opening / closing door to illuminate the specimen in the sealed chamber.
(4) A fourth aspect of the present invention is the microscope apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a control device that controls the drive device to preset the observation optical system at a preset home position is provided. It is provided.
(5) The invention according to claim 5 is the microscope apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control device that controls the driving device, wherein a plurality of the specimen containers are mounted on the mounting table. A plurality of placement units that can be placed are formed, and the control device controls the drive device so that the observation optical system is preset at a plurality of home positions corresponding to the plurality of preset placement units. It is.
(6) A sixth aspect of the invention is the microscope apparatus according to any one of the third to fifth aspects, further comprising an environment control unit that controls the temperature and humidity of the sealed chamber.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
-First embodiment-
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a microscope apparatus according to the present invention, and shows a schematic configuration of the microscope apparatus. In FIG. 1, the case where the sample which entered the culture container is observed with transmitted illumination is shown. Reference numeral 1 denotes a base of a microscope apparatus, on which a mounting table 2 and a moving stage 9 are fixed. An opening 2b for observation is formed in the sample mounting portion 2a of the mounting table 2, and the culture vessel 3 containing the specimen is placed in a portion where the opening 2b is provided. The sample mounting portion 2a is provided with a support 2c for supporting a manipulator, and in the example shown in FIG. 1, a medication tube 10 is attached.
[0009]
A microscope housing 5 is fixed on the moving stage 9. The microscope housing 5 is provided with an objective lens 6 and an imaging device 7 for taking an observation image. On the other hand, the transmitted illumination device 4 is provided on the mounting table 2 and is disposed above the sample mounting portion 2a. The objective lens 6 provided in the microscope housing 5 is provided so as to face the transmission illumination device 4 below the sample placement portion 2a on which the culture vessel 3 is placed. That is, the specimen in the culture vessel 3 is illuminated from above in the figure by the transmission illumination device 4, and the light that has passed through the specimen and passed through the opening 2b is observed by the objective lens 6.
[0010]
The light from the objective lens 6 is reflected by the reflection mirror 8 and forms an image on the imaging surface of the imaging device 7. As the imaging device 7, a confocal microscope device, a CCD camera, or the like is used. In this embodiment, a case where a CCD camera is used will be described. Reference numeral 100 denotes a controller that controls the entire microscope, and includes an image processing unit that processes an imaging signal of the imaging device 7. An imaging signal of the imaging device 7 is processed by an image processing unit in the controller 100, and a sample image (digital image) captured on the monitor 101 is displayed. A liquid crystal display element (LCD) or the like is used for the monitor 101. Reference numeral 103 denotes a stage control device that controls the movement of the moving stage 9. Instructions for moving the stage for observing a desired position on the specimen, and instructions for various microscope adjustments such as switching of optical filters, diaphragms, objective lenses, and adjustment of illumination light quantity are made via an operation unit provided in the command unit 102. Done.
[0011]
The moving stage 9 can move the microscope housing 5 fixed on the upper surface with respect to the base 1 in the x, y, and z directions in the figure. It is also possible for the moving stage 9 to move in the x and y directions and the objective lens 6 to move in the z direction. For the movement of the moving stage 9, a pulse motor, a DC motor with an encoder, or the like is used, and the moving distance can be measured by counting the pulses to be output.
[0012]
An origin position is set in advance on the moving stage 9. For example, a position where the observation position is the center position of the culture vessel 3 is set at the origin position. The moving stage 9 is provided with a detector 41 corresponding to the origin position. A photo interrupter or the like is used for the detector 41, and an origin signal is generated each time a light shielding plate as a reference 40 provided on the moving stage 9 crosses the detector 41. When the moving stage 9 is positioned at a position set by the origin signal of the detector 41, the optical axis of the objective lens 6 is positioned at the center position of the culture vessel 3. In the following description, it is assumed that a photo interrupter is used for the detector.
[0013]
The moving stage 9 that moves the microscope housing 5 in the xy direction can take two moving forms, that is, a coarse moving movement and a fine moving movement that is a movement away from the measurement point by a slight distance. On the other hand, the fine movement is a movement within the sample and is a movement distance of about several mm at most. When fine movement is performed, movement control is performed using pulses.
[0014]
First, the coarse movement will be described. When the reference 40 crosses the detector 41, for example, a signal I as shown in FIG. Such an output signal I can be accurately grasped in advance. When the moving stage 9 is positioned, the position of the moving stage 9 in the x direction is feedback controlled so that the signal I falls within the range of I1 to I1 + ΔI. As a result, the moving stage 9 is positioned in the range of positions x1 to x1 + Δx. By setting the range of ΔI as small as possible, positioning can be performed with an accuracy of the order of 0.1 μm.
[0015]
In the case of fine movement, the movement distance is controlled by counting pulses. When the minimum feed of the moving stage 9 is 5 μm per pulse, the observation position changes by 50 μm by moving by 10 pulses.
[0016]
As described above, in the microscope apparatus shown in FIG. 1, the mounting table 2 on which the culture vessel 3 is mounted is fixed, and the microscope housing 5 is placed in three directions x, y, and z with respect to the mounting table 2. It was configured to be movable. Therefore, even when changing the observation point, the culture vessel 3 and the dosing capillary 10 are not moved, so that the specimen of the culture vessel 3 can be kept in a stable state. Further, since the illumination device 4 is not moved, the moving part can be made small, and can be moved at high speed and vibration during movement is small.
[0017]
FIG. 3 is a diagram showing a modification of the first embodiment. A movable stage 9 and a mounting table 2 are fixed on the base 1. The mounting table 2 is provided with three sample mounting portions 2a filled with optical glass. In addition, instead of filling glass, the culture vessel 3 can be placed and hermetically held. The culture vessel 3 is placed on these sample placement portions 2a. That is, in the microscope apparatus shown in FIG. 3, it is possible to place three culture vessels 3 on the placing table 2 and observe them in order. On the mounting table 2, a cover C provided with three illumination devices 4 so as to correspond to the sample mounting part 2 a is attached so as to cover the culture vessel 3. As a result, the culture vessel 3 is placed in an airtight environment. On the other hand, the microscope housing 5 and the moving stage 9 are not in an airtight environment.
[0018]
Detector 41A, 41B, 41C is provided in the moving stage 9 along with the x direction corresponding to each sample mounting part 2a. The detectors 41A to 41C are the same as the detector 41 described above. When the microscope housing 5 is moved in the x direction by the moving stage 9, the position of the reference 40 coincides with the positions of the detectors 41A to 41C. Generate an origin signal. That is, by using the detectors 41A to 41C, the objective lens 6 is positioned on each sample mounting portion 2a. Although not shown, the detector 41 and the reference 40 common to the sample mounting portions 2a are provided in the y direction, and these are the same as those described in FIG.
[0019]
When the objective lens 6 is moved between different culture vessels 3, the moving stage 9 is coarsely moved and positioned at the position of the sample mounting portion 2a by the detectors 41A to 41C. As for the movement of the observation position in the same culture vessel 3, the observation position is moved by fine movement as in the case of FIG.
[0020]
-Second Embodiment-
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the microscope apparatus according to the present invention, in which a part of the observation optical system can be moved. The microscope apparatus of FIG. 1 is a finite objective lens and optical system for moving the entire observation optical system and reducing the size of the optical system. On the other hand, in the microscope apparatus of the present embodiment, in order to move only a part of the observation optical system including the objective lens, an infinite objective lens and an imaging lens and an imaging device are arranged in the fixed portion as the optical system. It was set as the structure to do.
[0021]
In FIG. 4, the same parts as those in FIG. On the base 11 of the microscope apparatus, a mounting table 12, a moving stage 19, and a microscope casing fixing unit 20 are fixed. The moving stage 19 is controlled by the stage control device 103. An opening 12b for observation is formed in the sample mounting portion 12a of the mounting table 12, and the culture vessel 3 containing the specimen is placed in a portion where the opening 12b is provided. A manipulator supporting support 12c provided in the sample mounting portion 12a is attached with a medication thin tube 10 similar to the case of FIG. The mounting table 12 is provided with a transmission illumination device 4 for observing the specimen of the culture vessel 3 with transmission illumination.
[0022]
In the microscope apparatus according to the second embodiment, the microscope case is divided into a fixed unit 20 and a moving unit 15, and the microscope case moving unit 15 is fixed on a moving stage 19. The moving stage 19 can move the microscope casing moving unit 15 fixed on the upper surface in the x, y, and z directions in the figure. The moving stage 19 is provided with detectors 41 in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively, similarly to the moving stage 9 shown in FIG. On the other hand, the reference 40 is provided in the microscope housing moving unit 15. The moving mechanism of the moving stage 19 is the same as the moving stage 9 described above and has the same function in moving the observation point, but the description thereof is omitted here.
[0023]
The microscope housing moving unit 15 is provided with an objective lens 16 and a reflection mirror 18. On the other hand, the microscope casing fixing unit 20 is provided with an epi-illumination device 14 separately from the transmission illumination device 4 provided on the mounting table 12. Further, the microscope housing fixing unit 20 guides the illumination light of the imaging device 7 and the epi-illumination device 14 for capturing an observation image to the microscope housing moving unit 15 side, and forms an observation image on the imaging device 7. Optical members 21, 22, 23, and 24 are provided. The optical members 23 and 24 are lenses, the optical member 22 is a reflection mirror, and the optical member 21 is a beam splitter. In the microscope apparatus according to the present embodiment, either transmission illumination or epi-illumination can be observed. Hereinafter, the case of epi-illumination will be described as an example.
[0024]
Illumination light emitted from the epi-illumination device 14 is incident on the reflection mirror 18 of the microscope casing moving unit 15 via the lens 24, the reflection mirror 22, and the beam splitter 21. The illumination light reflected by the reflection mirror 18 enters the culture vessel 3 through the objective lens 16 and illuminates a predetermined region of the specimen. The light emitted from the sample is guided to the imaging device 7 by the objective lens 16, the reflection mirror 18, the beam splitter 21, and the lens 23, and an observation image is formed on the imaging surface of the imaging device 7.
[0025]
The objective lens 16 is of an infinite optical system, and light emitted from the focal plane of the sample passes through the objective lens 16 to become a parallel light beam 25, and the parallel light beam 25 is guided to the beam splitter 21 by the reflection mirror 18. The illumination light emitted from the epi-illumination device 14 is converted into a parallel light beam by the lens 24, and the illumination light of the parallel light beam is incident on the reflection mirror 18 through the reflection mirror 22 and the beam splitter 21.
[0026]
In the microscope apparatus shown in FIG. 4, even if the microscope housing moving unit 15 is moved by the moving stage 19, at least the center light of the parallel light beam from the sample within the effective field of the objective lens 16 is image forming optics. It is configured to pass through the entrance pupil of the system. In this case, since the stroke of the microscope casing moving unit 15 is about several millimeters, the apertures of the optical members 21 and 23 are increased by the amount that the microscope casing moving unit 15 moves in the y direction. In this case, since the movement amount of the movement allowable range of the microscope casing moving unit 15 is about several millimeters, the diameter of the optical members 21 and 23 may be increased by several millimeters according to the movement amount. Compared with the case where the entire observation optical system moves, the load on the microscope casing moving unit 15 is reduced, so that the response is improved.
[0027]
When the strokes of the moving stage 19 in the x direction and the y direction become long in order to observe a plurality of or large culture vessels 3, the mirror M1 that reflects light in the y direction as shown in FIG. In addition, a mirror M2 that reflects light in the x direction is provided in the x direction moving portion of the moving stage 19 together with the mirror M1, the objective lens 16, and the y direction moving portion. Thereby, it can prevent that a light beam remove | deviates from the beam splitter 21. FIG.
[0028]
Thus, also in the second embodiment, the observation position can be moved by moving the microscope housing moving unit 15 with respect to the culture vessel 3 placed on the placing table 12. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition, by making the light beam from the sample a parallel light beam 25, the microscope housing can be divided into the fixed unit 20 and the moving unit 15, and only the moving unit 15 can be moved with respect to the mounting table 12. Become. Therefore, the weight of the moving object to be moved on the moving stage 19 is reduced, and the movement can be performed at a higher speed. Further, it is possible to reduce the occurrence of vibration during movement / stop.
[0029]
-Third embodiment-
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the microscope apparatus according to the present invention, and shows a microscope apparatus suitable for observing a biological specimen for a long time. In the apparatus shown in FIG. 6, the microscope housing 5 and the imaging device 7 provided with the base 1, the moving stage 9, and the objective lens 6 are housed in a housing 81. Similar to the first embodiment, the moving stage 9 is provided with the detector 41, and the microscope casing 5 is provided with the reference 40, and the same operation can be performed. In addition, since those structures are the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0030]
A sealed sample chamber 80 is placed on the ceiling portion of the casing 81, whereby the casing 81 is sealed. That is, with the bottom plate 801 of the sample chamber 80 as a partition, a first sealed chamber in which the culture vessel 3 is accommodated is formed above the bottom plate 801, and the microscope housing 5 and the like are accommodated below the bottom plate 801. A sealed chamber is formed.
[0031]
In FIG. 7, an observation window 802 such as optical glass is fitted in the bottom plate 801, and the culture vessel 3 is placed on the observation window 802. That is, the bottom plate 801 functions as a mounting table for the microscope apparatus. Instead of providing the window 802, the culture vessel 3 may be placed and hermetically held. The ceiling of the sample chamber 80 is an open / close lid 803 as shown in FIG. 6, and a transmission illumination device 83 is provided at a position of the open / close lid 803 facing the observation window 802. The culture vessel 3 containing the biological specimen S is illuminated by the transmission illumination device 83. A condenser lens can be used for sealing the portion of the transmission illumination device 83. Note that the entire bottom plate 801 may be made of a transparent member.
[0032]
The opening / closing lid 803 is connected to the bottom plate 801 by a link mechanism 804, and the opening / closing lid 803 is opened and closed by operating the handle 805, and the biological specimen S is taken in and out. A sealing member (not shown) is provided between the opening / closing lid 803 and the wall portion of the bottom plate 801. When the opening / closing lid 803 is closed, the sample chamber 80 is sealed by the sealing member.
[0033]
Thus, the sample chamber 80 can be opened independently of the casing 81 by the opening / closing mechanism of the opening / closing lid 803, and the biological specimen S can be exchanged arbitrarily and easily. Further, as shown in FIG. 7, since the entire ceiling portion of the sample chamber 80 can be opened and closed, the culture vessel 3 tilts when the biological specimen S is replaced, or the culture vessel 3 collides with the wall surface of the sample chamber 80. It is possible to prevent malfunctions such as trapping.
[0034]
By the way, when observing a biological specimen for a long time, it is necessary to keep the environmental state of the specimen constant. Therefore, in the microscope apparatus of the third embodiment, the sample chamber 80 in which the culture vessel 3 is installed has a sealed structure, and an environmental control device 82 is provided to provide an environmental state (temperature, humidity and CO) of the biological specimen S. ₂ (Concentration) was kept constant. For example, the inside of the sample chamber 80 is 37 ° C.-100% RH, CO ₂ The concentration is kept at 5%. The environment control device 82 not only keeps the environmental state of the biological specimen S constant, but also has a function of keeping the inside of the housing 81 in which the microscope housing 5 and the like are stored at a constant temperature (for example, 37 ° C.). Have.
[0035]
The environment control device 82 and the sample chamber 80 are connected by a pipe 825, and the environment control device 82 and the housing 81 are connected by another pipe 825 independent of the pipe 825. 827 and 828 are joint portions for connecting the pipes 825 and 826 to the sample chamber 80 and the casing 81. The environmental control device 82 includes a humidifier 821, a superheater 822, a circulation pump 823, and a CO. ₂ A regulator 824 is provided. The circulation pump 823 has two independent pumps P 1 and P 2, the pump P 1 is connected to the pipe 825, and the pump P 2 is connected to the pipe 826. That is, the pipe 825 and the pipe 826 constitute an independent circulation system.
[0036]
In the pipe 825 connected to the sample chamber 82, in addition to the above-described pump P1 of the circulation pump 823, CO 2 is sequentially provided downstream of the circulation pump 823. ₂ An adjuster 824 and a humidifier 821 are provided. On the other hand, in the pipe 826 connected to the housing 81, a heater 822 is provided on the downstream side of the pump P <b> 2 of the circulation pump 823. The humidifier 821 is thermally connected to the heater 822 and is warmed to the same temperature (eg, 37 ° C.) as the heater 822. CO ₂ The adjuster 824 is a CO in the sample chamber ₂ This is a device for adjusting the concentration. ₂ Supply section (eg CO ₂ Gas cylinder filled with gas).
[0037]
The air in the sample chamber 82 is converted into CO by the pump P1. ₂ Sent to the regulator 824 and CO ₂ The regulator 824 determines the predetermined CO ₂ The density is adjusted (for example, 5%). And CO ₂ The air sent from the regulator 824 to the humidifier 821 is heated and humidified by the humidifier 821 to be 37 ° C.-100% RH. 37 ° C-100% RH, CO ₂ The air adjusted to a concentration of 5% is sent into the sample chamber 80 via the pipe 825. As a result, the air in the sample chamber 80 becomes a predetermined CO. ₂ Hold at 37 ° C.-100% RH with concentration. As a result, the state of the biological specimen S can be kept constant, and for example, evaporation of moisture from the culture medium of the biological specimen S can be prevented. Although not shown, it is preferable to arrange a temperature sensor for monitoring the temperature in the sample chamber 82 in the vicinity of the culture vessel 3 as long as observation is not hindered.
[0038]
On the other hand, the air in the housing 81 is sent to the heater 822 by the pump P2, and warmed to a predetermined temperature, for example, 37 ° C. Then, the air heated to 37 ° C. is sent into the housing 81 through the pipe 826. As a result, the air in the housing 81 is maintained at a predetermined temperature. As a result, the base 1, the moving stage 9, the microscope housing 5 provided with the objective lens 6 and the like can be kept at a constant temperature, and for example, temperature drift of the optical system can be prevented. In addition, since the sample chamber 80 and the casing 81 are maintained at the same temperature, condensation does not occur in the observation window 802 provided on the bottom plate 80, thereby preventing observation.
[0039]
-Fourth embodiment-
FIG. 8 is a view showing a fourth embodiment of the microscope apparatus according to the present invention, and relates to a microscope that performs observation with transmitted illumination. In the above-described third embodiment, one culture container 3 is stored in the sample chamber 80. However, in the apparatus shown in FIG. 8, five culture containers 3A to 3E are stored in a row in the sample chamber 80. Is done. 8 includes the controller 100, the monitor 101, the command unit 102, and the stage control device 103 as shown in FIG. 5, but the illustration is omitted. Further, pipes 825 and 826 are connected to the joint portions 827 and 828 of the sample chamber 80, and an environment control device 82 (not shown) similar to that shown in FIG. 5 is connected via the pipes 825 and 826.
[0040]
In FIG. 8, although hidden behind the culture vessels 3A to 3E, it cannot be seen, but like the sample chamber 80 shown in FIG. 6, the bottom plate 801 has five observation windows embedded therein, and the culture is placed on the observation windows. Containers 3A to 3E are placed. Instead of providing glass as an observation window, a culture vessel may be placed in the hole and used as a window. The open / close lid 803 of the sample chamber 80 is provided with five transmission illumination devices 83A to 83E at positions facing the respective observation windows.
[0041]
On the other hand, in the case 81, similarly to the case of FIG. 6, a microscope including a base case 1, a movable stage 9, a microscope case 5 provided with an objective lens 6 and an imaging device 7 (not shown) is provided. Yes. In FIG. 8, the front surface 811 of the housing 81 is removed so that the inside of the housing 81 can be easily understood. A guide 90 and a feed screw 91 extending in the left-right direction (x-axis direction) of the housing 81 are provided at the lower portion of the housing 81. Reference numeral 92 denotes a motor that rotationally drives the feed screw 91. As the motor 92, a pulse motor, a DC motor with an encoder, or the like is used. The guide 90 is inserted through the base 1, and the feed screw 91 is threaded through the base 1. When the feed screw 91 is driven to rotate forward and backward by the motor 90, the base 1 moves in the left direction and the right direction along the guide 90. The motor 90 is controlled by the stage control device 103.
[0042]
The configurations of the moving stage 9, the objective lens 6, the microscope casing 5, and the imaging device 7 have the same structure as that shown in FIG. The moving stage 9 is provided with a detector 41 for positioning the moving stage 9 at the origin position for moving in the x direction and moving in the y direction, respectively. The microscope housing 5 is provided with a reference 40 corresponding to the detector 41. In addition, detectors 93A to 93E for positioning the base 1 at the positions of the culture vessels 3A to 3E are provided on the bottom plate portion of the casing 81. On the other hand, the base 1 is provided with a reference 94 for the detectors 93A to 93E. For the detectors 93A to 93E, a photo interrupter or the like is used similarly to the detector 41, and a light shielding plate is used for the reference 94 similarly to the reference 40.
[0043]
In this Embodiment, when observing several culture container 3A-3E, one microscope is moved to x direction and observed in order. In the state shown in FIG. 8, the microscope base 1 is positioned at the observation position of the culture vessel 3C, and the observation point of the objective lens 6 is positioned at the center position of the culture vessel 3C. The positioning at that time is performed by the detector 93C and the reference 94. When observing the next culture vessel 3B from this state, the feed screw 91 is driven forward by the motor 92, and when the detector 93B detects the reference 94, the motor 92 is stopped and the base 1 is detected. Position to the position set in 93B. As a result, the observation point of the objective lens 6 is positioned at the center position of the culture vessel 3B. Subsequent movement of the observation point in the culture vessel 3B is the same as in the first embodiment.
[0044]
By the way, when observing a biological specimen for a long time, it is common to observe each specimen at a constant time interval (for example, every 15 minutes). For example, the culture vessels 3A, 3B, 3C, 3D, and 3E are observed in order at predetermined time intervals. In the fourth embodiment, in such a case, the movement between the containers can be quickly and accurately positioned by the coarse movement using the motor 92 and the detectors 93B to 93E. Furthermore, even when the observation is repeatedly performed at predetermined time intervals, the reproducibility of the observation position is very high.
[0045]
[First Modification]
In the above-described fourth embodiment, a case has been described in which a plurality of culture vessels 3A to 3E are arranged in a row and observed with a single microscope. In the 1st modification shown in FIG. 9, it showed about the case where culture container 3A-3C is arrange | positioned at circular arc shape. FIG. 9 is a plan view of the microscope apparatus as viewed from above, and the mounting table on which the culture vessels 3A to 3C are disposed is omitted. In the example shown in FIG. 9, the sample chamber 80, the casing 81, and the environment control device 82 as described above are not shown, but these may or may not be provided depending on the application. .
[0046]
The xy stage 58 to which the microscope casing 52 is fixed is placed on the rotary stage 59. Therefore, the rotation stage 59 can rotate the xy stage 58 on which the microscope casing 52 is placed about the axis 51 as a rotation axis. The microscope case 52 is provided with an objective lens 53 and an imaging device 7. 56A, 56B, and 56C are detectors provided corresponding to the culture vessels 3A to 3C, and are arranged in an arc shape. On the other hand, the reference 55 is provided in the microscope casing 52.
[0047]
The configurations of the reference 55 and the detectors 56A to 56C are the same as the configurations of the reference 40 and the detectors 41 to 41C described above. Also in the case of the first modified example, the origin signal is generated every time the microscope casing 52 is rotated and the reference 55 crosses the detectors 56A to 56C. In the case of the first modification, coarse movement is performed by rotational movement by the rotary stage 59, and fine movement is performed by the xy stage 58.
[0048]
[Second Modification]
FIG. 10A is a plan view showing a second modification, and a culture vessel 71 as shown in FIG. 10B is placed on a mounting table (not shown) of the microscope apparatus. In addition, description of the mounting base was abbreviate | omitted in Fig.10 (a). In the second embodiment, the sample chamber 80, the casing 81, and the environment control device 82 are not shown, but these may or may not be provided depending on the application. As shown in FIG. 10 (b), the culture vessel 71 has a plurality of wells 72 for storing specimens in a lattice shape. A specimen is placed in each of the wells 72. An x stage 67 is fixed on the base 60 of the microscope apparatus, and the movable portion 67B moves in the x direction with respect to the fixed portion 67A of the x stage 67.
[0049]
The movable portion 67B also serves as a fixed portion of the y stage. The movable portion 67B is provided with a y movable portion 67C that can move in the y direction. A microscope casing 61 is fixed on the y movable portion 67C, and the y movable portion 67C includes a z moving mechanism that moves the microscope casing 61 in the z direction. The microscope casing 61 is provided with an objective lens 62 and an imaging device 7.
[0050]
A plurality of detectors 68 are arranged in the x direction on the fixed portion 67A of the x stage 67. The number of detectors 68 is equal to the number of wells 72 in the x direction of the culture vessel 71 and is arranged at an interval equal to the interval of the wells 72 in the x direction. As a reference for these detectors 68, an x reference 70x is provided in the movable portion 67B.
[0051]
On the other hand, the movable portion 67B is provided with a plurality of detectors 66 arranged in the y direction. The number of detectors 66 is equal to the number of wells 72 in the y direction of the culture vessel 71 and is arranged at intervals equal to the intervals in the y direction of the wells 72. A y reference 70y corresponding to the detector 66 is provided in the y movable portion 67C. The configurations of the references 70x and 70y and the detectors 68 and 66 are the same as the configurations of the reference 40 and the detectors 41 to 41C described above, and the description thereof is omitted.
[0052]
In the case of the second modification, the origin signal of the detector 68 is used to cause the movable portion 67B to move in the x direction, that is, move between wells in the x direction. Then, by using the origin signal of the detector 66, the y-direction coarse movement of the movable portion 67C, that is, the movement between wells in the y direction is performed. Also in this case, when the observation position in the well 72 is changed, the movable portion 67B and the movable portion 67C are finely moved using a pulse signal.
[0053]
In the second to fourth embodiments described above, the case where positioning is performed using a photo interrupter as a detector has been described as an example. However, as described in the first embodiment, a click-type positioning mechanism is used. A simple mechanical positioning device may be used. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
[0054]
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the bases 1, 11 and 60 are the microscope body, the objective lenses 6 and 16 and the reflection mirrors 8 and 18 are the observation optical system, and the optical member 23 is In the imaging optical system, the moving stage 9, the guide 90, the feed screw 91 and the motor 92 in FIG. 8 constitute a driving device, and the stage control device 103 constitutes a control device.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the observation optical system for observation from below the culture vessel is moved to change the observation position, so that a sample is attached with a reflux tube, a potential measurement patch, and the like. In this state, even if the observation optical system is moved quickly to change the observation position, there is no problem that the reflux tube or the potential measurement patch is detached.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a microscope apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a signal I. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a modification of the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the microscope apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing an arrangement of mirrors M1 to M3.
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the microscope apparatus according to the present invention.
7 is a view showing details of a sample chamber 80. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the microscope apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a first modification of the fourth embodiment.
10A and 10B are diagrams showing a second modification of the fourth embodiment, in which FIG. 10A is a plan view of a microscope apparatus, and FIG. 10B is a plan view of a culture vessel 71;
[Explanation of symbols]
1,11,60 base
2,12 mounting table
2a, 12a Sample mounting part
3,3A-3E, 71 Culture vessel
4,83,83A-83E Transmitted illumination device
5, 52, 61 Microscope housing
6, 16, 53, 62 Objective lens
9,19 Moving stage
15 Microscope housing moving part
20 Microscope housing fixing part
40, 55, 94 standards
41A-41C, 56A-56C, 66, 68, 93A-93E Detector
58 xy stage
59 Rotating stage
67 x stages
70x x standard
70y y standard
72 wells
80 Sample room
81 case
82 Environmental control equipment
90 guide
91 Lead screw
92 Motor
100 controller
103 Stage control device
801 Bottom plate
802 Observation window
803 Opening and closing lid

Claims

A mounting table on which a specimen container is mounted;
An illumination device for illuminating the specimen of the specimen container;
In a microscope apparatus provided with an observation optical system for observing a specimen from below the specimen container,
A driving device that moves at least a part of the optical system of the observation optical system in a direction perpendicular to the observation optical axis with respect to the microscope main body to change the observation position of the specimen;
The microscope apparatus, wherein the mounting table and the illumination device are fixed to the microscope main body.

The microscope apparatus according to claim 1, wherein
The observation optical system has an infinity-type objective lens and an imaging optical system that forms a parallel light beam from the objective lens as an observation image,
The driving device moves the part of the optical system so that at least the center light of the parallel light flux from the sample within the effective field of the objective lens passes through the entrance pupil of the imaging optical system. A microscope apparatus characterized by controlling a range.

The microscope apparatus according to claim 1 or 2,
The mounting table forms a sealed chamber that seals the sample container, and the sealed chamber is provided with an opening and closing door that is opened and closed to take in and out the sample container,
The microscope apparatus is provided as a part of the opening / closing door and illuminates the specimen in the sealed chamber.

In the microscope apparatus as described in any one of Claims 1-3,
A microscope apparatus comprising: a control device that controls the drive device so as to preset the observation optical system at a preset home position.

In the microscope apparatus as described in any one of Claims 1-3,
A control device for controlling the drive device;
The mounting table includes a plurality of mounting portions on which a plurality of the specimen containers can be mounted, and the control device is configured to perform the observation at a plurality of home positions corresponding to the plurality of preset mounting portions. A microscope apparatus characterized by controlling the drive device so as to preset an optical system.

In the microscope apparatus as described in any one of Claims 3-5,
A microscope apparatus comprising an environment control unit for controlling temperature and humidity of the sealed chamber.