JP2006267433A - 顕微鏡対物レンズユニットおよび対物レンズ用アダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 実験小動物を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓、脳等の各種臓器の表面下の状態を生きたままの状態で、比較的長期間にわたって、かつ簡易に観察することを可能とする。
【解決手段】 顕微鏡本体に着脱可能に取り付ける顕微鏡対物レンズユニット１であって、光学的に透明な材質からなる針状の挿入部材４を、先端に光軸に沿って突出状態に備え、焦点位置を挿入部材４の先端外部に配置してなる顕微鏡対物レンズユニット１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズユニットおよび対物レンズ用アダプタに関するものである。

従来、生体試料等の試料を拡大観察するために、顕微鏡が用いられている。顕微鏡に取り付けられる顕微鏡対物レンズユニットは、顕微鏡本体に着脱可能に取り付けられる鏡筒内に複数のレンズからなる無限遠光学レンズ群を備えており、最先端のレンズあるいは平行平板を試料に近接あるいは接触させて、焦点位置に配置された試料を拡大観察することができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−０３１４２５号公報

しかしながら、通常の顕微鏡対物レンズユニットは、レンズを収容する鏡筒の外径が大きく、実験動物等の生体試料の表面下の状態を生きたままの状態（in vivo）で観察するには適していない。すなわち、生体試料の表面下の状態を観察するには、実験動物等の表皮や筋肉組織を切開し、目的の各種臓器等の生体試料の表面を切開して顕微鏡対物レンズユニットの先端面を近接させる必要があるが、顕微鏡対物レンズのサイズが実験小動物に比較して大きいために、生体試料の表面下の状態を観察するには、生体試料を大きく切開し、あるいは、大きな孔を開ける必要がある。

この場合、生体試料表面の切開直後あるいは穿孔直後における観察は可能であるものの、切開によって生体試料に大きなダメージを与えてしまうため、長期間にわたる経時的な観察は困難である。観察後縫合し、次の観察時に再度切開する方法も考えられるが、生体試料にに与えるダメージを考えると、時間が経過するにつれて正常な状態での観察は困難になるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、実験小動物を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓、脳等の各種臓器の表面下の状態を生きたままの状態で、比較的長期間にわたって、かつ簡易に観察することを可能とする顕微鏡対物レンズユニットおよび対物レンズ用アダプタ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、顕微鏡本体に着脱可能に取り付ける顕微鏡対物レンズユニットであって、光学的に透明な材質からなる針状の挿入部材を、先端に光軸に沿って突出状態に備え、焦点位置を挿入部材の先端外部に配置してなる顕微鏡対物レンズユニットを提供する。

本発明に係る顕微鏡対物レンズユニットを顕微鏡本体に取り付けることにより、針状の挿入部材が光軸に沿って突出状態に配置される。そして、顕微鏡対物レンズユニットを試料に近接させて、その先端の挿入部材を試料内部に刺し入れることにより、挿入部材の先端を試料の表面下に配置することができる。顕微鏡対物レンズユニットの焦点位置が挿入部材の先端外部に配置されているので、この状態で観察を行うことにより、試料の表面下の焦点位置に照明光あるいは励起光を結像させ、焦点位置からの反射光あるいは蛍光を観察することが可能となる。この場合において、試料に刺し入れる挿入部材が針状に形成されていることにより、少ない侵襲で試料の表面下の状態を観察することが可能となる。

上記発明においては、前記挿入部材の先端に、光軸に直交する透過面を備えることとしてもよい。
このように構成することで、顕微鏡本体から顕微鏡対物レンズユニットに導かれてきた照明光あるいは励起光が挿入部材の先端に設けられた透過面を透過して、顕微鏡対物レンズユニットの外部に出射され、挿入部材の先端外部の焦点位置に結像させられる。そして、焦点位置から戻る反射光または蛍光を検出することにより、光軸方向の前方に配置される試料の表面下の状態を観察することができる。

また、上記発明においては、前記挿入部材の先端に、光軸に対して傾斜する反射面を備えることとしてもよい。
このように構成することで、顕微鏡本体から顕微鏡対物レンズユニットに導かれてきた照明光あるいは励起光が挿入部材の先端に設けられた反射面によって反射させられた後に挿入部材の先端外部において結像させられる。反射面は光軸に対して傾斜しているので、顕微鏡本体から顕微鏡対物レンズユニットに至る光軸に対して側方を観察することができる。

また、本発明は、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられる対物レンズ用アダプタであって、光学的に透明な材質からなる針状の挿入部材と、該挿入部材を対物レンズユニットの先端の光軸上に取り付ける取付部とを備え、対物レンズユニットに取り付けられた状態で、対物レンズユニットの焦点位置が挿入部材の外部に配置される対物レンズ用アダプタを提供する。

この発明によれば、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取付部を取り付けることにより、針状の挿入部材が光軸に沿って突出するように顕微鏡対物レンズユニットに設けられる。これにより、通常使用されている顕微鏡対物レンズユニットを用いて、少ない侵襲で試料の表面下の状態を観察することが可能となる。

上記発明においては、前記挿入部材の先端に、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられたときに光軸に直交することとなる透過面を備えることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記挿入部材の先端に、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられたときに光軸に対して傾斜する反射面を備えることとしてもよい。

本発明によれば、簡易な構成により、少ない侵襲で試料の表面下の状態を観察することができるという効果を奏する。したがって、生体試料等の試料を生きたままの状態で比較的長期にわたり観察し続けることができる。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１は、図１に示されるように、複数のレンズからなる無限遠光学レンズ群２と、該無限遠光学レンズ群２を収容する鏡筒３と、該鏡筒３の先端に配置される針状の挿入部材４とを備えている。鏡筒３には、顕微鏡対物レンズユニット１を顕微鏡本体（図示略）に着脱可能に取り付けるための取付ネジ５が備えられている。

前記無限遠光学レンズ群２は、例えば、４倍〜１０倍程度の低倍率のレンズ群であって、その作動距離は１０〜１６ｍｍ程度である。
挿入部材４は、例えば、ガラスのような光学的に透明な材質からなり、鏡筒３の先端に光軸Ｃの方向に沿って突出し、先端に向かって漸次先細になる錐台状に形成されている。挿入部材４の先端面は、光軸Ｃに直交する透過面４ａを構成し、該透過面４ａを通して顕微鏡対物レンズユニット１内に顕微鏡本体側から導かれてきた光を出射させるようになっている。

また、挿入部材４の先端の透過面４ａの位置は、無限遠光学レンズ群２の焦点位置よりも若干、無限遠光学レンズ群２側に配されている。したがって、無限遠光学レンズ群２を介して導かれた照明光あるいは励起光は、挿入部材４を通過して透過面４ａから出射し、透過面４ａの若干外側において結像されるように構成されている。

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ユニット１によれば、顕微鏡本体に取り付けることにより、顕微鏡本体の光軸Ｃに沿って延びるように挿入部材４を配置することができる。そして、図２に示されるように、観察対象である生体試料等の試料Ａの表面から挿入部材４を試料Ａに刺して透過面４ａを試料Ａの表面下に配置する。

この状態で、顕微鏡本体に備えられた照明光源あるいは励起光源を作動させて、照明光あるいは励起光Ｌを顕微鏡対物レンズユニット１内に導き、挿入部材４の先端の透過面４ａから出射させて、透過面４ａの外側に結像させる。これにより、試料Ａの表面下に配されている観察位置に照明光あるいは励起光Ｌを照射してその反射光または蛍光を挿入部材４先端の透過面４ａから、顕微鏡対物レンズユニット１内に戻すことができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１によれば、挿入部材４が、試料Ａに刺すことが可能な小径寸法に形成されているので、顕微鏡対物レンズユニット１の鏡筒３の外形寸法が大きくても、試料Ａを大きく切開等する必要がなく、低侵襲で、試料Ａの表面下の観察を行うことができるという効果がある。

次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１について、図３および図４を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット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ユニット１０は、挿入部材１１の構成において第１の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１と相違している。
本実施形態において、挿入部材１１は、図３に示されるように、その先端が、無限遠光学レンズ群１２の光軸Ｃに対して略４５°の角度で傾斜した反射面１１ａを構成している。これにより、無限遠光学レンズ群１２から延びる光軸Ｃは反射面１１ａにおいて略９０°の角度で折り曲げられている。また、挿入部材１１は、前記反射面１１ａにより略９０°曲げられた光軸Ｃ′に直交する透過面１１ｂを備えている。これにより、無限遠光学レンズ群１２から導かれてきた照明光または励起光Ｌ、挿入部材１１先端の反射面１１ａにおいて略９０°屈曲させられた後に、透過面１１ｂを透過して透過面１１ｂ外側において結像させられるようになっている。

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ユニット１０によれば、顕微鏡本体に取り付けることにより、第１の実施形態と同様にして、顕微鏡本体の光軸Ｃに沿って延びるように挿入部材１１を配置することができる。そして、図４に示されるように、観察対象である生体試料等の試料Ａの表面から挿入部材１１を試料Ａに刺して先端を試料Ａの表面下に配置する。

この状態で、顕微鏡本体に備えられた照明光源あるいは励起光源を作動させて、照明光あるいは励起光Ｌを顕微鏡対物レンズユニット１０内に導き、挿入部材１１に入射させると、挿入部材１１の先端に設けられた反射面１１ａによって照明光あるいは励起光Ｌが反射され、挿入部材１１の側面に配置されている透過面１１ｂから出射させられる。顕微鏡対物レンズユニット１０の無限遠光学レンズ群１２の焦点位置は透過面１１ｂ近傍の外側に配置されているので、照明光または励起光Ｌを透過面１１ｂの外側に結像させ、試料Ａの表面下に配されている観察位置に照明光あるいは励起光Ｌを照射してその反射光または蛍光を挿入部材１１先端の透過面１１ｂから、顕微鏡対物レンズユニット１０内に戻すことができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１０によれば、挿入部材１１を、試料Ａに刺して、その刺し入れ方向に直交する方向を観察することができる。本実施形態においても、挿入部材１１が鏡筒３に対して十分に小径寸法に形成されているので、顕微鏡対物レンズユニット１０の鏡筒３の外形寸法が大きくても、試料Ａを大きく切開等する必要がなく、低侵襲で、試料Ａの表面下の、表面に沿う方向の観察を行うことができるという効果がある。

次に、本発明の一実施形態に係る対物レンズ用アダプタ２０について、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る対物レンズ用アダプタ２０は、図５に示されるように、上記第１の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１の先端に設けられたのと同様の挿入部材４と、該挿入部材４を固定する取付部２１とを備えている。

取付部２１は、図５に示されるように、挿入部材４を固定する略円錐状の部材であって、顕微鏡対物レンズユニット１の鏡筒３先端に設けられた雄ネジ２２に締結される雌ネジ２３を有するとともに、鏡筒３の先端面に突き当てられる突当段部２４を備えている。顕微鏡対物レンズユニット１の鏡筒３先端に設けられた雄ネジ２２に取付部の雌ネジ２３を締結し、鏡筒３の先端面に突当段部２４を突き当てることにより、挿入部材４が顕微鏡対物レンズユニット１の無限遠光学レンズ群２に対して位置決めされた状態に固定されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る対物レンズ用アダプタ２０によれば、顕微鏡対物レンズユニット１の先端に位置決め状態に取り付けることにより、挿入部材４の先端の透過面４ａの若干外側に顕微鏡対物レンズユニット１の無限遠光学レンズ群２の焦点位置を固定することができる。
したがって、本実施形態に係る対物レンズ用アダプタ２０を、先端に雄ネジ２２を有する通常の顕微鏡対物レンズユニット１の先端に取り付けるだけで、試料Ａに刺して表面下の状態を観察することができる顕微鏡対物レンズユニット１を構成することが可能となる。

なお、本実施形態に係る対物レンズ用アダプタ２０においては、挿入部材４の透過面４ａが顕微鏡対物レンズユニット１の無限遠光学レンズ群２の光軸Ｃに直交する形態のものを例に挙げて説明した。これに代えて、図６に示されるように、上記第２の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１０の挿入部材１１と同様に、先端に反射面１１ａを有し、光軸を９０°屈曲させる構造の挿入部材１１を備えるものとしてもよい。

また、上記実施形態においては、顕微鏡対物レンズユニット１の先端にネジ締結により取り付ける構造の対物レンズ用アダプタ２０を例示したが、これに代えて、図７に示されるように、顕微鏡対物レンズユニット１の鏡筒３先端に設けた円筒面２５に嵌合する筒状の嵌合部２６を備えることとし、接着剤、磁石、その他の方法によって鏡筒３に固定することとしてもよい。

なお、上記各実施形態においては、顕微鏡対物レンズユニットとして外径寸法の大きな鏡筒を有する場合について説明したが、これに代えて、鏡筒先端部の外径寸法を比較的小さくすることができる場合に、光軸に沿う方向と、その直交方向とで観察方向を切り替えたい場合がある。

そのような場合に、図８に示されるように、鏡筒３０の先端部にアダプタ３１を取り付ける。アダプタ３１は、その角度を変更可能な反射板３２を内蔵し、鏡筒３０の先端部にワンタッチで取り付ける取付構造３３を備えている。アダプタ３１の先端面および側面には、光学的に透明な材質、例えば、ガラスからなる窓部３４が設けられている。取付構造３３は、例えば、図８に示す例では、鏡筒３０先端部の外面に設けられた周溝３３ａと、アダプタ３１に設けられ、前記周溝３３ａに嵌合する嵌合突起３３ｂとから構成されている。

図９に示されるように、鏡筒３０の先端部にアダプタ３１を取付構造３３により取り付け、反射板３２を傾斜させると、鏡筒３０の光軸Ｃが反射板３２によって屈曲させられて、アダプタ３１の側面に設けられた窓部３４方向に指向される。これにより、アダプタ３１の先端を試料内に刺し入れると、刺し入れ方向とは直交する方向に配される試料の表面下の状態を観察することができる。

また、本実施形態においては、取付構造３３が周溝３３ａと突起３３ｂとを嵌合させるものであるため、図１０に示されるように、鏡筒３０に対してアダプタ３１を光軸Ｃ回りに回転させることができる。これにより、鏡筒３０を固定したままの状態で、光軸Ｃに直交する観察方向を光軸Ｃの回りに全周にわたって切り替えることができる。

また、鏡筒３０の光軸方向の観察を行いたい場合には、図１１に示されるように、反射板３２を折り畳むことで光軸Ｃ上から除外し、アダプタ３１先端の窓部３４を介して外部を観察することが可能となる。これにより、刺し入れ方向前方に配される試料の表面下の状態を観察することができる。
反射板３２は、ワイヤ（図示略）の押し引きにより揺動させることにしてもよく、また、磁石等の任意の駆動手段によって駆動することにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットを示す模式図である。 図１の顕微鏡対物レンズユニットを用いた試料の観察を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットを示す模式図である。 図２の顕微鏡対物レンズユニットを用いた試料の観察を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る対物レンズ用アダプタを示す縦断面図である。 図５の対物レンズ用アダプタの変形例を示す縦断面図である。 図５の対物レンズ用アダプタの他の変形例を示す縦断面図である。 顕微鏡対物レンズユニットの鏡筒の先端に取り付けるアダプタの変形例を示す縦断面図である。 図８のアダプタを鏡筒に取り付けた状態を示す縦断面図である。 図９のアダプタを鏡筒に対して光軸回りに回転させた状態を示す縦断面図である。 図９のアダプタ内の反射板を折り畳んだ状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１０ 顕微鏡対物レンズユニット
４，１１ 挿入部材
４ａ，１１ｂ 透過面（透過面）
１１ａ 反射面
２１ 取付部

Claims (6)

1. 顕微鏡本体に着脱可能に取り付ける顕微鏡対物レンズユニットであって、
   光学的に透明な材質からなる針状の挿入部材を、先端に光軸に沿って突出状態に備え、焦点位置を挿入部材の先端外部に配置してなる顕微鏡対物レンズユニット。
2. 前記挿入部材の先端に、光軸に直交する透過面を備える請求項１に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
3. 前記挿入部材の先端に、光軸に対して傾斜する反射面を備える請求項１に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
4. 顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられる対物レンズ用アダプタであって、
   光学的に透明な材質からなる針状の挿入部材と、該挿入部材を対物レンズユニットの先端の光軸上に取り付ける取付部とを備え、対物レンズユニットに取り付けられた状態で、対物レンズユニットの焦点位置が挿入部材の外部に配置される対物レンズ用アダプタ。
5. 前記挿入部材の先端に、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられたときに光軸に直交することとなる透過面を備える請求項４に記載の対物レンズ用アダプタ。
6. 前記挿入部材の先端に、顕微鏡対物レンズユニットの先端に取り付けられたときに光軸に対して傾斜する反射面を備える請求項４に記載の対物レンズ用アダプタ。

Images