JP2006098875A

JP2006098875A - 被検体観察装置

Info

Publication number: JP2006098875A
Application number: JP2004286339A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Sasaki; 隆久佐々木
Original assignee: HOYUTEC KK
Current assignee: HOYUTEC KK
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】１系統の観察手段を用いた簡単な構成により上方及び下方からの両観察が可能となり、かつ省スペース化及び低コスト化を図る。
【解決手段】上下方向へ移動可能となる拡大光学系１２、撮像装置１３、Ｘ軸，Ｙ軸方向に移動可能となるステージ１５、照明装置１６及びこれら各部材を正規位置にて固定支持する支持体１８を備えた観察装置において、上記支持体１８を、正規位置から装置の上下を反転させた反転位置でも各部材を反転状態にて支持するように構成し、上記ステージ１５は、正規位置では正規時載置面Ｓ_１に被検体マイクロプレート１４Ａを載せ、反転位置では反転時載置面Ｓ_２にマイクロプレート１４Ｂを載せる。例えば、上記載置面Ｓ_１とＳ_２の間隔は、マイクロプレート１４の高さｔ_１の２倍とする。これにより、被検体をその上方及び下方からの何れからも観察することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は被検体観察装置、特に拡大光学系を用いて各種の細胞や結晶等の被検体を観察する装置に関する。

従来から、顕微鏡、実体顕微鏡等の拡大光学系及び撮像手段を利用した被検体観察装置は、生物分野や工業分野の多方面で用いられている。特に、近年のバイオ技術の進展に伴い、オーダーメード医療を目指した各種の細胞やタンパク質結晶等の観察、研究が行われており、この観察、研究のために拡大光学系を利用した被検体観察装置が利用される。この種の観察装置において、各種の細胞やタンパク質結晶等を観察する場合、被検体が液体と共存することも多く、その場合は必然的に被検体を上方から観察することになるが、この上方からだけでなく被検体を下方から観察することが行われる。

図７には、タンパク質の結晶化プロセスで用いられる蒸気拡散法の例が示されており、この蒸気拡散法は、タンパク質溶液に平衡化溶液を加えた母液と過剰量の平衡化溶液とを同一容器内に分離密封し、母液が平衡化溶液に対して蒸気平衡に近づく過程で核形成と結晶成長を図るものであり、図７（Ａ）のハンギングドロップ法と図７（Ｂ）のシッティングドロップ法がある。

図７（Ａ）のハンギングドロップ法では、カバーガラス１の上に母液２を極微量滴下し、この母液２が下向きとなる状態でカバーガラス１を平衡化溶液３が入れられたウェル（マイクロプレートに形成された小容器）４上に被せる。このウェル４の上面口には、グリースが配置されており、カバーガラス１を被せたときにウェル４の内部が密閉されるようになっている。このハンギングドロップ法によれば、母液２の下側にタンパク質結晶を成長させることができ、従ってこのタンパク質結晶の観察（観察点ｐ_１）は、下方から行われる。

図７（Ｂ）のシッティングドロップ法では、平衡化溶液３を入れたウェル４の上側縁に、小さな凹部４ａが形成され、この凹部４ａに母液２を滴下した後に、ウェル４の上にカバーガラス１を被せる。この場合も、ウェル４の上面口に配置されたグリースで密閉状態が維持される。このシッティングドロップ法によれば、母液２の上側にタンパク質結晶を成長させることができ、従ってこのタンパク質結晶の観察（観察点ｐ_１）は、上方から行われる。

また、従来においては、液体と共存する被検体を観察するものとして、特開平８‐２７１４４７号公報に示されるものがあり、この装置は、容器中に液体と共に入れた水産生物を移動ステージ上に載置し、実体顕微鏡で上方から観察するものである。一方、特開平１１‐７６２８９号公報に示される装置は、サンプル瓶中に薬液と共に収納された移植用角膜を回動自在の保持台に載置し、そのままの状態で顕微鏡により底部から観察することができる。更に、特開平１１‐２８１５２６号公報に示される装置は、移動ステージ上に載置された液晶表示装置等の被検体の上方及び下方の両側に、それぞれの顕微鏡と撮像部からなる観察手段をその光軸が一致するように配置し、２系統の観察手段によって被検体を上下両方向から同時に観察することが可能となる。
特開平８‐２７１４４７号公報特開平１１‐７６２８９号公報特開平１１‐２８１５２６号公報

ところで、上述したタンパク質結晶化観察のように、上方からの観察或いは下方からの観察を行う場合、その作業現場においては、拡大光学系と撮像部を有する上方観察専用装置と下方観察専用装置の両方を配備し、そのいずれかを選択的に使用することが行われている。しかしながら、この場合は、作業現場に２台分のスペースが必要であると共に、設備費用も２台分が必要となる。

一方、被検体の上方からの観察と下方からの観察の両方を行う場合、上述した特許文献３のように、２系統の観察手段を配置することもでき、これによれば、スペースは装置１台分でよく、設備費用も２台分の設備と比較すると若干割安になるが、この場合でも、顕微鏡及び撮像部からなる観察手段を２系統に用いることには変わりがなく、設備費用は高額なものとなる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、１系統の観察手段を用いた簡単な構成により上方及び下方からの両観察が可能となり、かつ安価で省スペース化を図ることができる被検体観察装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、中央開口部に被検体が載置され、水平方向に移動可能となる移動ステージと、被検体を照明するための照明手段と、上記ステージの上方又は下方に配置され、上下方向へ移動可能となる拡大光学系と、この拡大光学系で捉えられた観察像を撮像する撮像手段と、これら各部材を正規位置にて固定支持する支持体と、を備えた被検体観察装置において、上記支持体は、装置の正規位置から上下を反転（逆転）させた装置の反転位置でも各部材を反転状態にて支持するように構成し、上記ステージは、正規位置で被検体（被検体を入れたプレート容器）を載置させると共に、反転位置でも被検体を載置させるように構成し、装置の上下を反転させることにより被検体をその上方及び下方からの何れからも観察可能となるようにしたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、上記ステージにおいて、被検体容器に対する正規位置の正規時載置面と反転位置の反転時載置面を設け、この正規時載置面と反転時載置面との間隔を、正規位置での被検体上の観察点から正規時載置面までの距離と反転位置での被検体上の観察点から反転時載置面までの距離を加算した距離に略同一とすることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記支持体の一部として、１組の脚部を有する筐体（箱状体）を設ける場合は、この筐体の上下部の両方に上記１組の脚部が着脱自在となる１組の着脱部を設け、正規位置セット時には下部着脱部に上記脚部を取り付け、反転位置セット時には上部着脱部に上記脚部を取り付けるようにしたことを特徴とする。

上記の構成によれば、装置を正規位置に置いたとき、例えば上側にある観察光学系及び撮像手段にて上方から正規時載置面に載置された被検体を観察することができ、装置を逆さまにして反転位置に置いたときには、下側にある拡大光学系及び撮像手段にて下方から反転時載置面に載置された被検体を観察することが可能となる。

また、請求項２の構成によれば、正規位置又は反転位置のいずれにおいても、拡大光学系の焦点位置と被検体上の観察点との距離関係が一定となり、正規位置と反転位置の間の置換えを行う際に拡大光学系の上下位置の調整を行う必要がなく、ピント合わせが容易になる。
更に、請求項３の構成によれば、装置に脚部を備える場合、上部から下部又は下部から上部へ脚部を付け替えることにより、正規位置から反転位置へ又はその逆への置き換えができる。

本発明の被検体観察装置によれば、１系統の拡大光学系及び撮像手段を用いた簡単な構成で、被検体を上方及び下方から観察することができ、また上下両方向から観察可能となる装置を省スペースかつ安価に得ることが可能になる。
また、請求項２の構成によれば、正規位置と反転位置の間の置換えを行う際に拡大光学系の上下位置の調整を行う必要がなく、ピント合わせのための拡大光学系の上下方向の調整作業を少なくすることができる。
更に、請求項３の構成によれば、脚部を有する場合の構成の簡略化及びコストの低減を図ることが可能となる。

図１（Ａ），（Ｂ）には、第１実施例に係る被検体観察装置（結晶化観察装置）の構成が示されており、図１（Ａ）は正規位置の状態、図１（Ｂ）は上下反転位置の状態である。図１（Ａ）に示されるように、観察装置１０は、顕微鏡等の拡大光学系１２、ＣＭＯＳセンサカメラ等を用いた撮像装置１３、マイクロプレート１４Ａ（上方観察用）及びマイクロプレート１４Ｂ（下方観察用）を載置するステージ１５、上記マイクロプレート１４Ａ，１４Ｂへ向けて光を照射する照明装置１６を備えており、上記マイクロプレート１４Ａ，１４Ｂは、例えば図７で説明したように、多数のウェル（小容器）を形成したものにカバーガラスを被せたものである。そして、これらの部材は、支持体１８にて支持されており、実施例の支持体１８は、各部材を収納する箱状の筐体を含み、詳細な支持構造は省略しているが、この筐体と各部材（１２，１３，１５，１６）を連結する周知の支持部材からなる。

また、上記拡大光学系１２と撮像装置１３は、回転ツマミ２１によって一体に上下動するように構成され、この回転ツマミ２１の回転調整により拡大光学系１２の焦点位置（焦点深度は例えば１．２ｍｍ程度）を調整し、マイクロプレート１４Ａ，１４Ｂの被検体に対するピント合わせが行えるようになっている。一方、上記照明装置１６も回転ツマミ２２によって上下動するように構成されており、観察し易い明るさとなるように、その上下位置を調整することができる。なお、この回転ツマミ２１，２２は装置筐体の外部へ露出する位置に配置される。

図２に示されるように、上記ステージ１５は、水平面内のＸ軸方向へ移動するためのＸ軸用ステージ１５ａと、水平面内のＹ軸方向へ移動するためのＹ軸用ステージ１５ｂと、上記Ｘ軸用ステージ１５ａに対して連結棒１５ｃを介して取り付けられた補助板１５ｄとからなり、これら部材の中央には観察光路及び照明光路を確保するために開口部が設けられる。そして、実施例では、上記補助板１５ｄのＸ軸用ステージ１５ａに対向する面（図の上面）Ｓ_１が正規位置でのマイクロプレート１４Ａの正規時載置面となり、上記Ｘ軸用ステージ１５ａの補助板１５ｄに対向する面（図の下面）Ｓ_２が反転位置でのマイクロプレート１４Ｂの反転時載置面となる。

そして、実施例では、上方観察で用いるマイクロプレート１４Ａと下方観察で用いるマイクロプレート１４Ｂの被検体上の観察点ｐ_１の高さｔ_１が略同一であることから、上記の正規時載置面Ｓ_１と反転時載置面Ｓ_２との間隔Ｔを高さｔ_１の２倍（Ｔ＝２ｔ_１）に設定する。この場合の正規時載置面Ｓ_１と反転時載置面Ｓ_２との間の中間点、即ち上記観察点ｐ_１は、拡大光学系１２を上下方向の基準位置に配置したときに焦点深度内に入ることになる。

更に、上記支持体１８は、装置を正規位置から上下反転させた場合に上記各部材（１２，１３，１５，１６）を反転状態で支持固定することになる。即ち、実施例では、筐体の上下面等の形状、位置等の構成により、正規位置でも反転位置でも拡大光学系１２の光軸が垂直に維持され、ステージ１５では正規時載置面Ｓ_１と反転時載置面Ｓ_２が逆になるが、両面共に水平に維持される。

このような第１実施例の構成によれば、装置が図１（Ａ）の正規位置に置かれているときは、ステージ１５の補助板１５ｄ上の正規時載置面Ｓ_１に、図７（Ｂ）で説明したシッティングドロップ法等で用いられるマイクロプレート１４Ａを載せ、上方から拡大光学系１２及び撮像装置１３にて被検体を観察することができる。一方、装置を逆さまに配置して図１（Ｂ）の反転位置に置いたときは、ステージ１５のＸ軸用ステージ１５ａの反転時載置面Ｓ_２に、図７（Ａ）で説明したハンギングドロップ法等で用いられるマイクロプレート１４Ｂを載せ、下方から拡大光学系１２及び撮像装置１３にて被検体を観察することができる。

このとき、正規位置でのマイクロプレート１４Ａの観察点ｐ_１と反転位置でのマイクロプレート１４Ｂの観察点ｐ_１は、双方共に、上下の基準位置にある拡大光学系１２の先端位置から距離Ｌ_０の位置にあるので、正規位置と反転位置の間の置換えを行う際に拡大光学系１２の上下位置の調整を行う必要がない。

図３及び図４には、上記実施例のマイクロプレート１４Ａ，１４Ｂにおいて被検体観察点ｐ_１までの高さが異なる場合のステージ１５の構成が示されており、図３（Ａ）のように、上方観察に使用されるマイクロプレート１４Ａ（なお、２は母液、３は平衡化溶液、４はウェルである）の観察点ｐ_１の高さがｔ_２、図３（Ｂ）のように、下方観察に使用されるマイクロプレート１４Ｂの観察点ｐ_１の高さがｔ_３であるとすると、図４（Ｃ）に示されるステージ１５の正規時載置面Ｓ_１と反転時載置面Ｓ_２の間隔Ｔを、図４（Ａ）の正規時載置面Ｓ_１からの高さｔ_２に、図４（Ｂ）の反転時載置面Ｓ_２からの高さｔ_３を加えた値ｔ_２＋ｔ_３（＝Ｔ）となるようにする。このようにすれば、上記図２の場合と同様に、基準位置にある拡大光学系１２の先端位置と被検体観察点ｐ_１との距離Ｌ_０が正規位置と反転位置で略同一に設定される。

図５及び図６には、第２実施例の被検体観察装置の構成が示されており、この第２実施例は、着脱自在となる脚部を設けたものである。図５に示されるように、この観察装置２５は、支持体の一部として筐体２６が設けられており、この筐体２６の上面部と下面部の四隅に、４つの螺子孔２７が形成され、この螺子孔２７に４つ１組の脚部２８の螺子部ｇが螺合結合するように構成される。

図５は、上方観察のために観察装置２５が正規位置に置かれている状態であり、下面部に脚部２８が取り付けられているが、下方観察する場合には、上面部の螺子孔２７に脚部２８を螺子部ｇにて螺合結合した後に、図６に示されるように、観察装置２５を反転させればよい。

上記各実施例では、各部材の支持体（１８）の一部として箱状筐体（２５）を用いたが、この筐体は必須のものではない。また、観察装置１０，２５の正規位置におけるステージ１５では、補助板１５ｄが下側となる構成としたが、正規位置でこの補助板１５ｄが上側になるようにステージ１５を上下反転させた配置構成としてもよい。

本発明の第１実施例に係る被検体観察装置の構成を示し、図（Ａ）は正規位置に置いたときの図、図（Ｂ）は反転位置に置いたときの図である。第１実施例のステージの構成を示す拡大図である。実施例のマイクロプレートにおいて被検体の観察点の高さが異なる場合を説明する図である。実施例のステージの構成を示し、図（Ａ），（Ｂ）は分解図、図（Ｃ）は全体図である。第２実施例の被検体観察装置を正規位置に置いたときの構成を示す斜視図である。第２実施例の被検体観察装置を反転位置に置いたときの図である。従来の観察装置でタンパク質結晶を観察する状態を示し、図（Ａ）はハンギングドロップ法で下方から観察する場合のマイクロプレートの図、図（Ｂ）はシッティングドロップ法で上方から観察する場合のマイクロプレートの図である。

符号の説明

１０，２５…観察装置、１２…拡大光学系、
１３…撮像装置、１４Ａ，１４Ｂ…マイクロプレート、
１５…ステージ、１５ａ…Ｘ軸用ステージ、
１５ｂ…Ｙ軸用ステージ、１５ｄ…補助板、
１６…照明装置、１８…支持体、
２６…筐体、２８…脚部、
ｐ_１…観察点、
Ｓ_１…正規時載置面、Ｓ_２…反転時載置面。

Claims

中央開口部に被検体が載置され、水平方向に移動可能となるステージと、被検体を照明するための照明手段と、上記ステージの上方又は下方に配置され、上下方向へ移動可能となる拡大光学系と、この拡大光学系で捉えられた観察像を撮像する撮像手段と、これら各部材を正規位置にて固定支持する支持体と、を備えた被検体観察装置において、
上記支持体は、装置の正規位置から上下を反転させた装置の反転位置でも各部材を反転状態にて支持するように構成し、
上記ステージは、正規位置で被検体を載置させると共に、反転位置でも被検体を載置させるように構成し、
装置の上下を反転させることにより被検体をその上方及び下方からの何れからも観察可能となるようにしたことを特徴とする被検体観察装置。
上記ステージは、正規位置で被検体を載せる正規時載置面と反転位置で被検体を載せる反転時載置面を設け、この正規時載置面と反転時載置面との間隔を、正規位置での被検体上の観察点から正規時載置面までの距離と反転位置での被検体上の観察点から反転時載置面までの距離を加算した距離に略同一とすることを特徴とする上記請求項１記載の被検体観察装置。
上記支持体の一部として、１組の脚部を有する筐体を設ける場合は、この筐体の上下部の両方に上記１組の脚部が着脱自在となる１組の着脱部を設け、正規位置セット時には下部着脱部に上記脚部を取り付け、反転位置セット時には上部着脱部に上記脚部を取り付けるようにしたことを特徴とする上記請求項１記載の被検体観察装置。