JP2006146077A

JP2006146077A - 顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡対物レンズユニット

Info

Publication number: JP2006146077A
Application number: JP2004339351A
Authority: JP
Inventors: Hironari Fukuyama; 宏也福山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-24
Also published as: JP4759254B2

Abstract

【課題】観察対象である実験動物に対して、低侵襲で先端部を挿入でき、かつ、全体を消毒液に浸して消毒でき、あるいはオートクレーブによる滅菌を可能とする。
【解決手段】複数のレンズ７〜９，２０〜２３を内部に収容する鏡枠６，１９の先端部および外周部が、レンズ７〜９，２０〜２３を収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、鏡枠６の後端部に、該後端部の開口部１７を覆うように後方からキャップ３が被せられたときに、キャップ３との間を密封するシール部材１６を備える顕微鏡対物レンズ１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡対物レンズユニットに関するものである。

従来、医療現場や食料品工場等で使用される顕微鏡においては、手指で接触する部分に抗菌性を付与するために、顕微鏡の手指で接触する部分に抗菌剤を含有した塗料を塗布したり、抗菌剤を含有した部材で構成したりする方法がある（例えば、特許文献１参照。）。このような顕微鏡によれば、上記塗料または部材を配置した表面に特定の細菌が付着した場合にこれを死滅させて、細菌の繁殖を抑制することができる。
特開平９−１４６００５号公報

しかしながら、抗菌剤は特定の細菌には有効であるが、全ての細菌に対して有効ではないという問題がある。
また、表面に塗布する塗料の場合には、摩擦などによって塗料が剥がれると抗菌効果が失われてしまう不都合がある。また、抗菌剤を含有する部材は、その材質が樹脂等に制限され、顕微鏡対物レンズの枠にこれを適用しようとすると、その強度がステンレスなどの金属に比べて劣るために枠の肉厚を薄くすることができず、したがって、先端部の直径を小さくすることができないという不都合がある。

近年、医学、生物学の分野で重要になっている生体を生きたまま観察する、いわゆるin vivo観察においては、生体の表皮を切開して形成した開口部に対物レンズの先端部を挿入する必要があり、先端部の直径が大きいと、開口部を大きくすることが必要となって、生体に与える負荷が過大となる。生体に与える負荷が過大となる場合には、観察対象である実験動物を長期間にわたって健全な状態に維持することができず、生きたままの状態で生体を観察することが困難となる。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察対象である実験動物に対して、低侵襲で先端部を挿入でき、かつ、実験動物が細菌に感染しないように、全体を消毒液に浸して消毒でき、あるいはオートクレーブによる滅菌が可能な顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡対物レンズユニットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように後方からキャップが被せられたときに、キャップとの間を密封するシール部材を備える顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明によれば、鏡枠の後端部の開口部にキャップを被せることにより、キャップによって開口部が覆われるとともに、後端部に設けたシール部材によってキャップとの隙間が密封される。鏡枠の先端部および外周部は密封処理されているので、キャップを取り付けることにより鏡枠全体が密封状態とされ、消毒液に全体を浸しても、レンズを収容した内部空間に消毒液が入ることが防止される。したがって、消毒液によって顕微鏡対物レンズの鏡枠外面に付着している細菌等を死滅させることができ、また、使用毎に消毒を行うことができるので、長期にわたる使用が可能となる。

また、本発明は、複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように後方からキャップが被せられたときに、キャップに備えられたシール部材を密着させて、キャップとの間を密封するシール面を備える顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明によれば、鏡枠の後端部の開口部にキャップを被せることにより、キャップによって開口部が覆われるとともに、キャップに備えられたシール部材を鏡枠の後端部のシール面に密着させることにより、キャップとの隙間が密封される。鏡枠の先端部および外周部は密封処理されているので、キャップを取り付けることにより鏡枠全体が密封状態とされ、消毒液に全体を浸しても、レンズを収容した内部空間に消毒液が入ることが防止される。したがって、消毒液によって顕微鏡対物レンズの鏡枠外面に付着している細菌等を死滅させることができ、また、使用毎に消毒を行うことができるので、長期にわたる使用が可能となる。

また、本発明は、複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように透明な平行平板が配置され、該平行平板の外周縁と鏡枠とが接着剤により密封状態に接着されている顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明によれば、鏡枠の後端部の開口部に配置された平行平板により、開口部が覆われるとともに、平行平板の外周縁と鏡枠とを接着剤により接着することにより、両者間の隙間が密封される。鏡枠の先端部および外周部は密封処理されているので、鏡枠全体が密封状態とされ、消毒液に全体を浸しても、レンズを収容した内部空間に消毒液が入ることが防止される。したがって、消毒液によって顕微鏡対物レンズの鏡枠外面に付着している細菌等を死滅させることができ、また、使用毎に消毒を行うことができ、長期にわたる使用が可能となる。さらに、キャップを付けずに消毒を行うことができ、より確実に顕微鏡対物レンズの外面全体を消毒することができる。

上記発明においては、前記平行平板が、光軸に対して傾斜配置されていることが好ましい。このようにすることで、照明光が顕微鏡対物レンズの後端部の開口部から光軸に沿って入射される落射照明の場合に、照明光が平行平板の表面で反射して、光軸上を戻り、光検出器によって検出されてしまうことを防止できる。これにより、取得される画像におけるフレア等の発生を防止して、鮮明な画像を得ることができる。

また、上記発明においては、前記鏡枠の先端部および後端部の開口部に露出する光学素子が、溶解石英、サファイア、透光ＹＡＧまたはランタン系ガラスのいずれかにより構成されていることが好ましい。
このように構成することにより、オートクレーブによる滅菌処理を行うことが可能となる。

また、本発明は、上記顕微鏡対物レンズと、該顕微鏡対物レンズの後端部に着脱可能に取り付けられ、該後端部の開口部を密封状態に覆うキャップとを備える顕微鏡対物レンズユニットを提供する。
本発明によれば、顕微鏡対物レンズの後端部の開口部にキャップを取り付けた顕微鏡対物レンズユニットの状態で消毒液に浸して、外面全体を効率的に消毒することができる。

本発明によれば、観察対象である実験動物に対して、低侵襲で先端部を挿入でき、かつ、全体を消毒液に浸して消毒でき、あるいはオートクレーブにより滅菌でき、実験動物が有害な細菌やウイルスに感染することを防止して、長期間にわたる生きたままの観察を行うことができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１および顕微鏡対物レンズユニット２について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット２は、図１に示されるように、顕微鏡対物レンズ１とその後端部に被せられるキャップ３とから構成されている。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１は、図１および図２に示されるように、図示しない顕微鏡本体または顕微鏡本体に設けられたレボルバに取り付けられるアダプタレンズユニット４と、該アダプタレンズユニット４の先端に配置された細径レンズユニット５とを備えている。

アダプタレンズユニット４は、通常の顕微鏡対物レンズと同等の比較的大径のアダプタ鏡枠６内に、複数のレンズ７〜９をホルダ１０〜１２およびホルダ固定リング１３を介して固定している。アダプタ鏡枠６の後端部には、顕微鏡本体またはレボルバのネジ孔に締結される取付ネジ１４が備えられている。また、アダプタレンズユニット４には、後端部近傍の外周面に全周にわたって周溝１５が形成され、該周溝１５にＯリング（シール部材）１６が配置されている。

アダプタレンズユニット４の後端部には、アダプタ鏡枠６内に、最後端に配されるレンズ９およびこれを取り付けるホルダ１２，およびホルダ固定リング１３を露出させた開口部１７が設けられている。アダプタ鏡枠６内にレンズ７〜９を固定したホルダ１０〜１２を開口部１７から順次挿入していき、最後にホルダ固定リング１３によって全てのホルダ１０〜１２を動かないように固定するように構成されている。

アダプタレンズユニット４の先端に配置された細径レンズユニット５は、図１および図２に示されるように、前記アダプタ鏡枠６と比較すると十分に径の小さな細径鏡枠１９と、その内部に固定された複数のレンズ２０〜２２３とを備えている。細径鏡枠１９は、生体適合性のある金属材料、例えば、ステンレス鋼により構成され、約２０ｍｍ程度の長さを有し、また、その直径は約１〜２ｍｍに構成されている。該細径鏡枠１９の肉厚は０．１〜０．２ｍｍ程度となっている。

ここで、細径レンズユニット５とアダプタレンズユニット４とを組み合わせることの光学的な意味について、図３を用いて説明する。
物体面１００上の一点１００ａから発せられた物体光は、細径レンズユニット５の先玉２０およびレンズ２１を介して、直径ｄ１の第１の平行光束１０１になる。第１の平行光束１０１は、さらに細径レンズユニット５のレンズ２２，２３を介して中間像面１０２上の一点１０２ａに結像し、さらにアダプタレンズユニット４中のレンズ７，８，９を介して、直径ｄ２の第２の平行光束１０３になる。第２の平行光束１０３は、顕微鏡本体内に配置されている結像レンズ１８により、最終像面１０４上の一点１０４ａに結像する。

ここで、細径鏡枠１９の直径を１〜２ｍｍに構成するためには、第１の平行光束１０１の直径ｄ１を０．５〜１ｍｍ程度にする必要がある。しかし、仮にこの第１の平行光束１０１をそのまま結像レンズ１８に入射させた場合には、次のような不都合が生ずる。すなわち、通常の顕微鏡光学系において、対物レンズから出射して結像レンズに入射する平行光束は、５ｍｍ程度以上の直径を有するので、像面１０４に配置される検出系や観察系は、光束径５ｍｍにおける結像ＮＡで決まる空間分解能を基準に設計されている。そのような条件の下で、直径０．５〜１ｍｍの平行光束を結像レンズに入射させると、観察系の分解能に対して無意味に倍率が高められたり、検出系の光検出効率が低下するという問題が生ずる。

このような問題を防ぐためには、平行光束１０１の直径を拡大すればよい。本実施形態においては、細径レンズユニット５中のレンズ２２，２３とアダプタレンズユニット４中のレンズ７，８，９が、１つのビームエキスパンダを構成している。したがって、このビームエキスパンダのビーム拡大倍率を適切に決めればよい。例えば、ｄ１＝１ｍｍの場合、上記ビーム拡大倍率を５とすれば、ｄ２＝５ｍｍとなり、上記問題は生じないことになる。

これらアダプタレンズユニット４のアダプタ鏡枠６と、細径レンズユニット５の細径鏡枠１９とは、相互に位置決め状態に嵌合されるとともに、その接合部が接着剤によって密封状態に埋められている。また、レンズ２０と細径鏡枠１９との隙間も接着剤によって完全に密封した状態に埋められている。さらに、アダプタレンズユニット４および細径レンズユニット５の先端部および外周面の孔および隙間も、全て接着剤（あるいは、パッキンまたはＯリング等）によって埋められている。これにより、レンズ７〜９，２０〜２３を収容する鏡枠６，１９の内部空間が、アダプタ鏡枠６の開口部１７以外の全ての部分において外部に対して密封されている。

前記キャップ３は、図１に示されるように、前記アダプタ鏡枠６後端部の開口部１７を完全に覆う端板２４と、前記アダプタ鏡枠６に設けられた取付ネジ１４に締結される雌ネジ２５と、該雌ネジ２５が取付ネジ１４に締結された状態で、前記周溝１５に対して半径方向に対向する位置に配置され、周溝１５内に配置されているＯリング１６を潰すシール内面２６とを備えている。なお、符号２７は、周溝１５内のＯリング１６をシール内面２６の内側に導くテーパ面である。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１および顕微鏡対物レンズユニット２によれば、キャップ３の雌ネジ２５をアダプタ鏡枠６の取付ネジ１４に締結していくことにより、テーパ面２７によって周溝１５内のＯリング１６をシール内面２６の内側に導いて所定の潰し代で潰すことができ、これによってキャップ３とアダプタ鏡枠６との間の隙間が密封されることになる。したがって、アダプタ鏡枠６の開口部１７をキャップ３によって閉塞するので、図４に示されるように、顕微鏡対物レンズユニット２全体を消毒液Ａ内に浸漬して、外面全体を消毒することができる。

すなわち、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１によれば、使用の都度にキャップ３を取り付けて消毒液Ａ内に浸漬し、十分に消毒することができる。したがって、抗菌剤を含有した塗料のように長期間の使用により抗菌性が低下していく心配がなく、長期間にわたって繰り返し使用することができる。
消毒液Ａとしては、アルコール（消毒用エタノール等）、グルタラール（ジョンソン・アンド・ジョンソン社製サイデックスプラス等）、過酢酸が挙げられる。

また、細径レンズユニット５の細径鏡枠１９を金属によって構成することにより、細長く構成しても十分な強度を達成できる。したがって、ある程度の肉厚を必要とするような抗菌剤を含有する樹脂材料とは異なり、顕微鏡対物レンズ１の先端部を十分に細長く構成することができる。その結果、実験動物等の試料を大きく切開することなく、低侵襲で内部の観察を行うことができる。そして、必要に応じてあるいは定期的に消毒することにより、先端部における細菌の付着および繁殖を防止でき、実験動物等の試料の健全性を害することなく、長期間にわたって生きたままの観察を行うことができる。

なお、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１および顕微鏡対物レンズユニット２は、顕微鏡対物レンズ１のアダプタ鏡枠６に設けた周溝１５内に配置したＯリング１６をキャップ３に設けたシール内面２６によって潰すことにより、キャップ３とアダプタ鏡枠６との隙間を密封することとしたが、これに代えて、図５に示されるように、キャップ３′の内面に周溝１５′を設け、該周溝１５′内にＯリング１６を配置することにしてもよい。この場合、アダプタ鏡枠６′の外周面の、キャップ３′が締結されたときに周溝１５′に対向する位置に、Ｏリング１６を潰すシール面２６′を設けることとすればよい。なお、符号２７′は周溝１５′内のＯリング１６をシール面２６′の外側に導くテーパ面である。
また、アダプタ鏡枠６とキャップ３との間でＯリング１６を半径方向に挟んで潰す例について説明したが、これに代えて、両者にフランジ（図示略）を設け、軸方向にＯリング１６を潰して両者間を密封することにしてもよい。

また、アダプタ鏡枠６に設けた取付ネジ１４を利用してキャップ３を取り付ける場合について説明したが、これに代えて、図６に示されるように、ゴムのような弾性体からなるキャップ３″をアダプタ鏡枠６後端部の開口部１７を覆うように被せ、両者間の摩擦力によって取り付け状態に保持することとしてもよい。この場合も、アダプタ鏡枠６の外周面には、キャップ３″の内面と密着して両者間を密封するシール面２６′を設けておくこととすればよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡対物レンズ３０について、図７を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明においては、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡対物レンズ１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ３０は、図７に示されるように、アダプタ鏡枠６後端部の開口部１７内に、透明なガラスからなる平行平板３１を備えている。平行平板３１は、アダプタ鏡枠６の開口部１７を完全に閉鎖するように配置され、その外周縁と開口部１７内面との間を接着剤３２により密封状態に埋められている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ３０によれば、平行平板３１によって開口部１７が密封状態に閉塞されているので、キャップ３を取り付けることなく、そのまま消毒液Ａ内に浸漬することができる。したがって、第１の実施形態においてはキャップ３によって隠れていた部分についても消毒液Ａを接触させて消毒することができ、さらに効果的である。
また、透明なガラスからなる平行平板３１によれば、照明光および観察光の結像関係にほとんど影響を与えることなく透過させることができる。

なお、本実施形態においては、図７に示されるように、平行平板を光軸に対して直交するように配置したが、これに代えて、図８に示されるように、光軸に対して所定角度だけ傾斜配置することにしてもよい。このようにすることで、落射照明の場合に、照明光が平行平板の表面によって反射しても、同一光路上を戻ることが防止されるので、照明光が観察光と重なってしまう不都合の発生を防止することができる。

また、本実施形態においては、アダプタ鏡枠６および細径鏡枠１９から外側に露出しているレンズ２０および平行平板３１を溶解石英、サファイア、透光ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）あるいはランタン系ガラスのいずれかにより構成してもよい。このように構成することで、耐熱性および耐蒸気性を高めることができ、オートクレーブによる滅菌処理を行うことができる。
ランタン系ガラスとしては、例えば、株式会社オハラ製のＳ−ＬＡＨ５８が挙げられる。

この場合に、アダプタ鏡枠６および細径鏡枠１９の材質としては、ステンレス鋼を用いることが好ましい。また、レンズ２０および平行平板３１とアダプタ鏡枠６および細径鏡枠１９との接合には、ハンダ付けまたはロウ付けを用いることが好ましい。この場合に、レンズ２０および平行平板３１のハンダ付け範囲またはロウ付け範囲には、メタルコートを施しておくことが好ましい。

さらに、この場合に、アダプタ鏡枠６および細径鏡枠１９の種々の隙間を塞ぐ方法としては、全周をレーザ溶接するか、または、金属製（例えばアルミニウム製）のパッキンを挟むことが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡対物レンズを模式的に示す縦断面図である。図１の顕微鏡対物レンズにキャップを取り付けた状態の顕微鏡対物レンズユニットを模式的に示す縦断面図である。図１の顕微鏡対物レンズの光束の結像状態を示す図である。図２の顕微鏡対物レンズユニットを消毒液内に浸漬した状態を示す図である。図１の顕微鏡対物レンズの変形例を模式的に示す縦断面図である。図１の顕微鏡対物レンズの他の変形例を模式的に示す縦断面図である。本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡対物レンズを模式的に示す縦断面図である。図７の顕微鏡対物レンズの変形例を模式的に示す縦断面図である。

符号の説明

１，３０顕微鏡対物レンズ
２顕微鏡対物レンズユニット
３，３′，３″ キャップ
６アダプタ鏡枠（鏡枠）
７〜９，２０〜２３レンズ（光学素子）
１６Ｏリング（シール部材）
１７開口部
１９細径鏡枠（鏡枠）
２６シール内面（シール面）
２６′ シール面
３１平行平板（光学素子）
３２接着剤

Claims

複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、
前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように後方からキャップが被せられたときに、キャップとの間を密封するシール部材を備える顕微鏡対物レンズ。
複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、
前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように後方からキャップが被せられたときに、キャップに備えられたシール部材を密着させて、キャップとの間を密封するシール面を備える顕微鏡対物レンズ。
複数のレンズを内部に収容する鏡枠の先端部および外周部が、レンズを収容する内部空間を外部に対して密封するように処理されているとともに、
前記鏡枠の後端部に、該後端部の開口部を覆うように透明な平行平板が配置され、該平行平板の外周縁と鏡枠とが接着剤により密封状態に接着されている顕微鏡対物レンズ。
前記平行平板が、光軸に対して傾斜配置されている請求項３に記載の顕微鏡対物レンズ。
前記鏡枠の先端部および後端部の開口部に露出する光学素子が、溶解石英、サファイア、透光ＹＡＧまたはランタン系ガラスのいずれかにより構成されている請求項３または請求項４に記載の顕微鏡対物レンズ。
請求項１または請求項２に記載された顕微鏡対物レンズと、
該顕微鏡対物レンズの後端部に着脱可能に取り付けられ、該後端部の開口部を密封状態に覆うキャップとを備える顕微鏡対物レンズユニット。