JP2007140155A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を損なわずに、高精度で温度管理することができフォーカスドリフトを小さくすることができる顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】顕微鏡ユニット１００と、試料画像を撮像する撮像ユニットと、を有する顕微鏡装置である。顕微鏡ユニット１００は、試料を観察する観察光学系３００と、試料および観察光学系を支持すると共に、電動駆動する支持・駆動系４００と、当該ユニット内部を、指示された温度に維持する温度調整装置５００とを、筐体内１０１に有する。撮像ユニット６００は、観察光学系が取得した試料の画像を撮像する撮像装置７００を、筐体６０１内に有する。温度調整装置５００は、支持・駆動系４００に設置された温度センサ５２０を有し、温度センサ５２０の検出出力に基づいて温度調整を行う。顕微鏡ユニットと撮像ユニットとは、断熱部材９１０を介して連結される。
【選択図】図２

Description

本発明は、保温機能を有する顕微鏡装置に関する。

顕微鏡の用途の一つに、特定の温度環境においた試料を観察する場合がある。顕微鏡装置について、顕微鏡をアクリルのケースに入れて、ケース外部の別置きの熱源から温風をケース内に循環させる。このような構成により、全体および主要部の温度を調整している。

この種の保温装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００２−３７２６７０号公報

この種の顕微鏡装置においてはフォーカスドリフトが問題となる。フォーカスドリフトは、主にフォーカスに関わる部品の温度変化による変形から生じている。従来の技術では、以下の理由により、顕微鏡装置を高精度で温度管理することが難しく、フォーカスドリフトが大きい、という問題がある。

これまでは、顕微鏡装置をアクリルケースに収容しているため、ケースが顕微鏡全体を覆うことになるので容量が大きくなり、大容量のケースを空調しなければならないので熱源も大きなものが必要になる。そして、別置きの熱源内の温度センサで、循環空気の温度を検知して温度制御しているので、顕微鏡装置の温度を高精度で管理することができない。

本発明は、高精度で温度管理することができ、フォーカスドリフトを小さくすることができる顕微鏡装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、
試料の観察を行うための顕微鏡ユニットと、顕微鏡ユニットにおいて得られた試料画像を撮像する撮像装置と、を有する顕微鏡装置において、
前記顕微鏡ユニットは、
試料を観察する観察光学系と、
試料および観察光学系を支持すると共に、電動駆動する支持・駆動系と、
当該ユニット内部を、指示された一定の温度に維持するための温度調整装置と、を第１の筐体内に有し、
前記温度調整装置は、前記支持・駆動系に設置された温度センサを有し、この温度センサの検出出力に基づいて、温度調整を行うこと
を特徴とする顕微鏡装置が提供される。

本発明によれば、顕微鏡装置を、高精度で温度管理することができ、フォーカスドリフトを小さくすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下において説明する実施形態は、保温しつつ試料を観察する保温機能を有する顕微鏡装置として、細胞を培養しつつ観察する培養顕微鏡に本発明を適用した例である。勿論、本発明の顕微鏡装置の用途は、生物を培養する場合に限られない。

図１に、本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置により生物を培養しつつ観察するための観察システムの全体構成を示す。図１に示す観察システムは、本実施形態に係る顕微鏡装置１と、光源２と、光源２からの光を顕微鏡装置に導く光ファイバ７と、ＣＯ_２混合機３と、ＣＯ_２ボンベ４と、ＣＯ_２ボンベ４からのＣＯ_２をＣＯ_２混合機３に導くためのチューブとして用いられるシリコンチューブ９と、ＣＯ_２混合機３からの気体を顕微鏡装置１に導くためのチューブとして用いられるシリコンチューブ８と、顕微鏡装置１における試料の状態管理、撮像制御を行うコンピュータ（ＰＣ）５と、顕微鏡装置１において試料を観察し、撮像する際の指示操作を受け付けるためのXYZコントローラ６と、通信ケーブル１０、１１、１２および１３とを有する。

光源２は、試料を励起して蛍光を放射させるための照明光を発光する光源、例えば、図示しない水銀ランプを内蔵している。この光源２からの照明光は、ファイバ７を介して顕微鏡装置１に供給される。

ＣＯ_２混合機３は、ＣＯ_２ボンベ４からシリコンチューブ９を介して供給されるＣＯ_２1００％ガスと、図示しない導入口から導入される空気とを混合して、ＣＯ_２５％ガスを生成し、シリコンチューブ８を介して顕微鏡装置１に供給する。

XYZコントローラ６は、ノブの手動操作により、標本のXY移動、および、対物レンズのフォーカス（Z移動）を操作する。これらは、コンピュータ上のＧＵＩでも操作可能であるが、アナログ的な操作感覚が好まれる場合が多いので、ノブによる操作ができるようにしている。従って、省略することもできる。

次に、顕微鏡装置１の構成について、図２を参照して説明する。

顕微鏡装置１は、図２に示すように、顕微鏡ユニット１００と、撮像系ユニット６００とを、一体的に連結して構成される。顕微鏡ニット１００は筐体１０１に、また、撮像系ユニット６００は筐体６０１に収容されている。これらのユニット１００と６００とは、連結部材９００を介して一体的に連結されている。筐体１０１の外壁は、筐体外における外気温度の変動の影響を受けることを防止するためと、断熱性を保持させる構成とすることが好ましい。例えば、筐体１０１を構成する基礎となる部材として、板金を使用した場合、この板金上に、樹脂製の板部材取り付けて、二重構造とすることも有効である。

また、本実施形態では、筐体１０１は、基本的には、内部を遮蔽する構造となっている。例えば、図２で紙面上左側（加湿器２６０がある側）を本顕微鏡装置の正面とすると、上面１０３および底面１０５と、背面１０２と前面１０４と、図面上示していない左右両側面に、それぞれ板材をもって内部空間を、ほぼ密閉する構造となっている。

顕微鏡ユニット１００は、試料を所定環境下で培養する培養装置２００と、培養装置２００内の試料を観察する観察光学系３００と、試料および観察光学系を支持すると共に、電動駆動する支持・駆動系４００と、顕微鏡内を所定の温度に維持する温度調整装置５００とを、筐体１０１内に有する。観察光学系３００は、対物レンズ３２６、フィルタキューブ３３５、ミラー３３９、結像レンズ３３８等により構成されている。支持・駆動系４００は、モータ４２２などの各種アクチュエータの駆動と、それらの制御のための駆動系制御装置４１０を有する。支持・駆動系４００は、試料を支持するステージのＸＹ移動機構、フォ−カス調整機構、倍率切換、フィルタキューブ３３５の出没変位等の各種機構を有する。これらの機構を含むほとんどの動作は電動化されている。具体的には、コンピュータ５のＧＵＩによって指示操作される。これにより、筐体内の顕微鏡の操作を、筐体外部から容易に行える。

本実施形態では、観察試料として生物標本、特に、細胞を対象としている。生物標本は、透明樹脂製の容器であるペトリディッシュ２５０に収容される。ペトリディッシュ２５０は、培地と呼ばれる栄養分を含んだ液体で満たされており、被観察物である細胞はペトリディッシュ２５０の底にはり付いている。このペトリディッシュ２５０を、後述するチャンバ２１０に収容して、被観察物である細胞の観察が行われる。

撮像系ユニット６００は、観察光学系３００の観察光路から導かれる試料の像を撮像する撮像装置７００と、観察光学系３００、支持・駆動系４００等への電力を供給する電源装置８００と、を筐体６０１内に有する。また、撮像系ユニット６００には、ファン８５０が設けられている。このファン８５０により、撮像ユニット６００内を空冷している。

筐体６０１は、正面６０４側が、筐体１０１と連結される。背面６０２側に、ファン８５０が設けられている。

顕微鏡ニット１００の筐体１０１と、撮像系ユニット６００の筐体６０１とは、前述したように、連結部材９００を介して一体的に連結されている。連結は、例えば、断熱部材９１０と、背面１０２の部材、および、正面６０４の部材とを、それぞれボルトとナットとで固定する。この場合、筐体１０１と筐体６０１とを直接ボルトが貫通することがないので、断熱性を維持した状態で両者の連結が可能となる。また、連結部材９００は、他の構成とすることもできる。例えば、断熱性が大きい材料で形成したボルトおよびナットを用いてもよい。

このように、顕微鏡ユニット１００と撮像系ユニット６００とを別筐体とすることにより、相互の熱的影響を切り離している。断熱部材９１０は、筐体１０１と筐体６０１とが直接接触しないようにし、両者間における熱的影響を小さくしている。断熱部材９１０としては、例えば、発泡スチロールなどの樹脂、セラミック等の断熱性能がよい板材が用いられる。なお、連結を他の部材によって行う場合には、断熱部材９１０は、板材でなくてもよい。

培養装置２００は、試料（標本）を、一定の温度湿度の状態で保持するチャンバ２１０と、このチャンバ２１０に、ＣＯ_２と水蒸気とを含む空気を供給するための装置である加湿器２６０と、加湿器２６０からの加湿空気をチャンバ２１０に送る手段であるシリコンシューブ２７４と、チャンバ２１０からのリターンの加湿空気と、加湿空気によりチャンバ内で結露が生じることで発生する水を排出するための手段であるシリコンチューブ２７５とを有する。

チャンバ２１０は、チャンバ本体２２２と、チャンバ蓋２２１とを有し、内部空間を密閉できる構造を有する。チャンバ本体２２２の底面にはシールドガラス２２４がはめ込まれている。一方、チャンバ蓋２２１にもシールドガラス２２３がはめ込まれている。これにより、試料を密閉状態で観察光学系３００の対物レンズ系３２６上に配置することができ、この状態での、照明と観察とを容易にしている。

加湿器２６０は、水を満たすためのガラス容器２７１、蓋２７２、シリコンチューブ８、２７４、２７５を備えている。これらは、顕微鏡装置１から着脱可能となっている。また、加湿器２６０は、ガラス容器２７１内の水を加熱するためのヒータ２７０と、ヒータ２７０を支持する支持部材２６９とを有する。支持部材２６９は、筐体１０１の隔壁１０５に固定されている。

この加湿器２６０において、ガラス容器２７１には、蒸留水が満たされている。ヒータ２７０と温度センサ２７３により、蒸留水の温度はチャンバ２１０の温度とほぼ同じに制御される。また、ガラス容器２７１には、シリコンチューブ８により、ＣＯ_２５％空気が蒸留水に導入され、バブリングにより湿度が加えられる。高湿度のＣＯ_２５％空気は、シリコンチューブ２７４を介して、チャンバ２１０内に供給される。ＣＯ_２が５％含まれていることにより培地のｐｈの変化を抑えることができる。

加湿器２６０およびチャンバ２１０へ加湿空気を供給するシリコンチューブ２７４の周辺には温風が循環しているので、加湿器２６０からチャンバ２１０に到達するまでの経路において、加湿空気が周囲から冷やされないため、結露を生じることが避けられる。その結果、チャンバ２１０に供給される加湿空気の湿度が低下することがない。

シリコンチューブ２７５は、その先端が蒸発皿２７６上で開口している。チャンバを満たした高温度のＣＯ_２を含むガスは、シリコンチューブ２７５を通って蒸発皿２７６に排出される。蒸発皿２７６は、筐体１０１の下部に設けられた蒸発皿収容部２７７に置かれる。この収容部２７７は、正面１０４の下部に開口２７８が設けられて、ＣＯ２ガス、水蒸気等を外部に逃がす。

このように、チャンバ２１０には、加湿器２６０でつくられた加湿空気がシリコンチューブ２７４を通って供給される。その後、加湿空気は、シリコンチューブ２７５を通り、加湿空気は開口部２７８を通って、顕微鏡装置１の外に排出される。また、結露によって生じた水は、シリコンチューブ２７５を通り、蒸発皿２７６に溜まってやがて蒸発する。従って、加湿器２６０から送られる加湿空気は、加湿器２６０、チャンバ２１０を経て、顕微鏡装置１外部に排出されるので、対物レンズ系３２６を含む、光学系やメカ機構部が加湿空気にさらされることがない。

チャンバ２１０内が高湿度に保たれることにより、標本の培地の蒸発が抑えられ、培地の濃度を一定に保つことができる。これにより長時間細胞を生かし続けることができる。

観察光学系３００は、本実施形態では、透過位相差観察光学系と、落射蛍光観察光学系として機能することができる。以下、観察光学系３００と、その駆動を行う支持・駆動系４００について説明する。

透過照明部３４０は、例えば、図２に示すように、照明光源であるＬＥＤアレイ３４７と、位相絞り３４６と、ミラ３４５と、照明光を試料に投射するフィールドレンズ３４４とを有する。ＬＥＤアレイ３４７は、例えば、ＬＥＤ1０個をリング状に並べたものにより構成される。

この透過照明部３４０は、支持部材３４８,３４９によって支持されている。支持部材３４９は、軸３５０を中心に回動可能に支持されている。試料交換の際は、透過照明部３４０が邪魔にならないように、軸３５０を中心にフリップアウトすることができる。

透過照明部３４０により照明される位置、図２では下方側に、試料を収容するチャンバ２１０が配置される。チャンバ２１０の下方側に、対物レンズ系３２６と、ミラ３３９と、結像レンズ系３３８とが配置される。蛍光フィルタキューブ３３４は、光源２からの照明光を反射して対物レンズ系３２６に導くと共に、対物レンズ系３２６からの光を透過して、ミラ３３９に導く。

従って、ＬＥＤアレイ３４７から放射された照明光は、ミラ３４５、フィールドレンズ３４４、シールドガラス２1ａを通って、ペトリディッシュ２５０内の標本を照明する。標本をとおった光は、シールドガラス２２４、対物レンズ系３２６、ミラ３３９、結像レンズ系３３８、を介して、撮像装置７００の撮像素子面に結像する。位相絞り３４６と、対物レンズ系３２６内の図示しない位相膜とを合わせて位相差観察光学系を構成する。なお、蛍光フィルタキューブ３３４は、位相差観察光学系を構成する場合には、光路から外される。

顕微鏡装置１では倍率を変えることができる。本実施形態では、倍率の変更は、対物レンズ系３２６の切り換えではなく、結像レンズ系３３８を切り換えることにより行う構成を採っている。本実施形態では、結像レンズ系３３８は、支持プレート３３６の下方側に、紙面を垂直方向に異なる倍率の結像レンズ系が保持されている。図４に、その構成の一例が示されている。図４に示す実施形態は、本実施形態とは異なる実施形態ではあるが、倍率の変更については共通する構成となっている。ガイド３３７をスライドさせることにより、結像レンズ系を切り換えて、観察倍率を切り換えることができる。

ファイバ支持部材３４３に支持されたファイバ７の先端により導入された光源２からの光は、コレクタレンズ３４１、フィールドレンズ３４２、蛍光フィルタキューブ３３４、対物レンズ系３２６、シールドガラス２２４、を通ってペトリディッシュ２５０内の標本に照射される。標本で照明光により励起された光はシールドガラス２２４、対物レンズ系３２６、蛍光フィルタキューブ３３４、ミラ３３９、結像レンズ系３３８、を介して、撮像装置７００の撮像素子面に結像する。この構成により、落射蛍光観察光学系が構成される。

蛍光フィルタキューブ３３４は、支持プレート３３６上に、紙面の鉛直方向に複数保持されておりガイド３３５をスライドさせることにより異なる種類の蛍光フィルタキューブを選ぶことができる。また、前述したように、顕微鏡装置を位相差観察光学系として構成する場合には、光路から外すことができる。

支持・駆動系４００は、チャンバ２１０を支持すると共に、ＸＹ方向に変位させる機構と、観察光学系を支持すると共に、フォーカス調整するためにＺ軸方向に変位させる機構とを少なくとも備えている。ＸＹ方向に変位させる機構と、Ｚ軸方向に変位させる機構とは、共通の支持部材を介して連結されている。さらに、これらの変位を電動駆動する構成となっている。

ステージ４２３は、Ｘ方向のガイド４２５と、図示しないＹ方向のガイドとを介することにより、ＸＹ方向に移動可能に、支持部材４３０に支持されている。ステージ４２３は、アクチュエータとして図示しないモータとラック＆ピニオンとを有し、これらにより、電動でＸＹ方向に移動し、標本の所望の位置を光軸上に配置することができる。

対物レンズ系３２６は、対物レンズ系支持部材４２７に固定されている。対物レンズ系支持部材４２７は、図示しないガイドによって鉛直方向に移動可能に支持される。モ−タ４２２の回転出力は、例えば、軸継手により構成されるカップリング４３３を介してボールネジ４２９に伝達され、鉛直方向の移動に変換される。以上の機構によりモ−タ４２２を駆動することにより、対物レンズ系支持部材４２７を変位させて、対物レンズ系３２６を光軸方向に変位させてフォーカスを調整することができる。

支持・駆動系４００は、モータ４２２以外は図示していないが、アクチュエータと、その駆動系制御装置４１０を有する。駆動系制御装置４１０は、前述したXYZコントローラ６またはコンピュータ５からの指示に応じて、アクチュエータを駆動して、ＸＹＺ方向の変位を実現する。また、結像レンズ系３３８の切り換え駆動を行って、倍率変更などを行う。

チャンバ２１０と、対物レンズ系３２６および結像レンズ系３３８を含む観察光学系３００と、ステージ移動機構、および、Ｚ駆動機構等を含む支持・駆動系４００とは、支持プレート３３６により支持されている。支持プレート３３６は、筐体１０1に、複数の点で支持固定されている。

撮像装置７００は、例えば、ＣＣＤカメラ等の画像を電子的に取得するカメラである。本実施形態では、撮像装置７００として、例えば、冷却カメラ、特に、冷却ＣＣＤカメラを用いる。

温度調整装置５００は、温度調整をするための熱源、送風装置、温度制御装置、温度センサと、を備える。本実施形態では、熱源として加熱源を有し、温風を生成して、送風装置により必要な領域に送風する。熱源が冷却源であり、冷風を生成する場合もある。温度調整装置５００は、支持部材５６７により筐体１０１の底面１０５に支持される、熱源であるヒータ５６１と、支持部材５６５により、底面１０５に支持されるダクト５６３と、ダクト５６３に支持部材５６４を介して支持されるアルミ製放熱フィンにより構成される熱交換器５６２と、ファン５６６と、ダクト５６８と、温度センサ５２０と、温度制御装置５１０とを有する。

ヒータ５６１と熱交換器５６２とを熱源として有する。ヒータ５６１は、熱交換機５６２を加熱する。ファン５６６を駆動することにより、熱交換器５６２により暖められた空気が、ダクト５６３、ダクト５６８を通って顕微鏡装置１の上部へ供給される。一部は、開口部５６９を通り、加湿器２６０の横を抜けて、さらに開口部１０７を通って顕微鏡装置１の上部へ供給される。これらの空気は、顕微鏡装置１の下部に降りて行き、再びファン５６６により熱交換器５６２に導入され、筺体１０１中において温風が循環する。

温風温度は、温度センサにより温度を検出して、指示された一定の温度になるよう制御される。また、起動時には、ファン５６６を出力最大で運転し、顕微鏡装置１の温度が目標温度に達したら、出力を下げて運転する。温度制御は、コンピュータ５が目標値を温度制御装置５１０に設定することによって、温度制御装置５１０が、例えば、フィードバック制御等により、その温度に維持するよう、ヒータ５６１の温度と、ファン５６６の出力とを、温度センサ５２０の検出温度に基づいて制御する。

温度センサ５２０は、前述した支持・駆動系４００に配置される。例えば、温度センサ５２０をステージ４２３の近傍に配置して、標本を収納するチャンバ２１０の温度を計測する。その結果、温度センサ５２０に検知されたチャンバ２１０の温度に基づいて、指示された温度を一定に維持するよう、ヒータ５６１の出力をし、標本の生存環境を維持する。ステージ４２３は、支持部材４３０や支持部材４２７と接触しており、フォーカスに関わる機構部品の温度を代表している。この温度変動を抑えることにより、フォーカスドリフトをゼロに近づけることができる。目標温度の指令、および、コンピュータ５より行う。なお、温度制御装置５１０を内蔵せず、目標値のみならず、コンピュータ５より、ヒータ５６１およびファン５６６の出力を制御する構成としてもよい。

ここでは、室温より高い状態を維持する想定としているが、室温より低い温度に維持する場合にも、本発明を適用することができる。その場合には、ヒータ５６１に代えて、または、それと共に、冷却装置を配置する。例えば、培養装置２００に近接させてペルチェ素子等の冷却素子を取り付けてもよい。このようにすることにより、任意の温度に維持することが可能となる。

また、本実施形態では、温度のみならず、湿度調整も行うことができる。そのために、前述した加湿器２６０を備えている。

前述したように、筐体１０１は、内部を遮蔽する構造となっている。具体的には、標本を出し入れするための筐体蓋１１０を閉じると、筐体１０１内部は密閉されると同時に、外からの光（蛍光灯等の部屋の照明）も遮断され、筐体内は真っ暗になる。微弱光の観察では、顕微鏡を暗室に設置する必要がある。しかし、本実施形態によれば顕微鏡装置１が暗室の機能をもっているため、暗室を別途設ける必要がない。

また、筐体１０１には、その内部に、隔壁１０６が設けられている。この隔壁１０６により、加湿器２６０が設けられている領域１０１Ｂと、観察光学系３００が配置されている領域１０１Ａとに分けられる。観察光学系が配置される領域１０１Ａには、支持・駆動系４００、温度調整装置５００も配置される。また、隔壁１０６には、加湿器２６０が配置されている領域１０１Ｂから観察光学系３００が配置されている領域１０１Ａに連通する開口部１０７が設けられている。具体的には、チャンバ２１０の上方の位置に開口部１０７が設けられている。一方、後述する温度調整装置５００に設けられる送風のためのダクト５６８には、加湿器２６０が配置されている領域１０１Ｂに連通する開口部５６９が設けられている。そこで、ダクト５６８の開口部５６９から領域１０１Ｂを経て、開口部１０７を通って領域１０１Ａに温風が至る温風流路が形成される。

また、本実施形態では、チャンバ２１０周辺において、温風はダクト５６８の出口５７０、開口部１０７から入り、開口部１０９へと流れる。開口部を壁面に備えて、温風の流路を水平方向に配置しているので、ペトリディッシュを出し入れする際に培地をこぼしても、培地が顕微鏡の内部に浸入することを防ぐことができる。

また、本実施形態では、加湿器２６０において、チャンバ２１０、蓋２２1、加湿器２６０のガラス容器２７１、蓋２７２、シリコンチューブ８、２７４、２７５は、顕微鏡装置１から着脱可能となっている。材質的にも金属、ガラス、シリコンといった耐熱材料を採用しているので、顕微鏡装置１から外して、オートクレーブ（高温高圧滅菌処理）が可能である。取り外して滅菌釜に入れるだけなので、簡単確実に滅菌処理をすることができる。

本実施形態では、可動部のほとんどを電動化しているため、筐体の形状が単純で気密性を確保し易い。さらに筐体にヒータ、ファン等の温調機能を内蔵しているため、効率がよく、ヒータやファンの容量を小さくできる。結果として全体を小型化できる。また、上から、チャンバ２１０、観察光学系３００および支持・駆動系４００、温度調整装置５００、と階層構造とすることにより、装置の設置面積を小さくすることができる。

チャンバ２１０と、観察光学系３００および支持・駆動系４００と、温度調整装置５００と、を収容する筐体１０１を中心として、その後方に筐体６０１を、前方に加湿器２６０を配置することにより、装置の幅を抑えてスリムにすることができる。本実施形態では、顕微鏡装置１で扱える容器は、ペトリディッシュ１個のみである。しかし、顕微鏡装置１を複数台そろえれば同時に複数個の容器について観察可能となる。その際、顕微鏡装置がスリムであるので複数台を並べて配置し易い、というメリットがある。

撮像装置７００、および、図示しない基板を収める筐体６０１は断熱部材９１０を介して筐体１０１と連結されている。ファン８５０により撮像装置７００から発生する熱は、顕微鏡装置１の外に排出される。全体として筐体１０１は、３７℃に、筐体６０１は室温に保たれる。

次に、本実施形態の動作について、図１および図２を参照して説明する。

（起動）
コンピュータ５および顕微鏡装置１の電源をオンする。コンピュータ５より、ステージ温度、加湿器水温の温度の指令を顕微鏡装置の対応するコントローラ（図示せず）に送る。これにより、顕微鏡装置１における温度調整が開始される。また、ＣＯ_２混合機３の電源をオンする。コンピュータ５より、ＣＯ_２濃度の設定指令をＣＯ_２混合機３に送って、ポンプをスタートさせる。コンピュータ５は、温度センサ５２０により検出される温度が平衡状態となっているかを判定し、平衡状態となったと判定すると、準備ＯＫの表示を行う。

（観察）
次に、落射蛍光観察を行う場合には、光源２をオンして、また、透過位相差観察を行う場合には、ＬＥＤアレイ３４７をオンして、照明を行う。

ここで、ペトリディッシュ２５０をチャンバ２１０内にセットする。観察は、試料からの透過光または反射光を対物レンズ系３３６、蛍光フィルタキューブ３３４（位相差観察の場合は光路から外す）、ミラ３３９および結合レンズ系３３８を経て、撮像装置７００において撮像を行い、試料の画像をデータとして取得する。この際、必要に応じて、位相差観察と蛍光観察とを切り換えて観察する。

（間欠撮影）
撮像装置７００の出力は、コンピュータ５に送られ、コンピュータ５のディスプレイに表示される。従って、観察者は、コンピュータ５のディスプレイを見ることで、試料の状態を目視観察することができる。

なお、観察対象中に、経時変化をチェックしたい細胞が見つかったら、オペレータは、コンピュータ５に、その位置でフォーカスを合わせる指示をし、かつ、間欠撮影の設定を行うことができる。そして、スタートの指示を受け付けると、コンピュータ５は、設定されたタイミングで間欠撮影の指令を撮像装置７００に送る。

このように、本実施形態によれば、温度、湿度、ＣＯ_２濃度が管理された培養環境のなかで、細胞を生かしつつ、常にピントがあった状態で写真撮影が可能となり、細胞の経時変化を記録することができる。

次に、本発明の第２から第５の実施形態について、図３から図６を参照して説明する。なお、これらの実施形態は、基本的な構造は、第１の実施形態と共通する。したがって、以下では、相違点を中心として述べる。

図３に示す第２の実施形態に係る顕微鏡装置は、図２に示す顕微鏡装置における温度調整装置５００の構成を変更したものである。すなわち、温度調整装置５００のヒータ５６１と熱交換機５６２の位置を顕微鏡装置１の底部から、ダクト５６８の中に移動したものである。ダクト５６８一端には、ファン５６６が配置される。このような構成とすることにより、筐体１０１の底面側の空間を空けることが可能となる。

図４は、第３の実施形態に顕微鏡装置について、断面図を示す。図４に示す実施形態は、ヒータ５６１とファン５６６とを、顕微鏡装置１の筐体１０１の両側面１１１、１１２の２面に設置したものである。ファン５６６には、クロスフロータイプを使用する。

次に、図５に示す第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、図５において、支持部材３３６にシート状のヒータ５８６と温度センサ５２１とが取り付けられている。支持部材３３６には、各種の機構が取り付けられており、比較的熱容量が大きい。熱容量が大きい部分を直接加熱することにより、所望の温度に達するまでの時間を短縮することができる。なお温度が、平衡状態に達した後は、ヒータ５８６はオフとしてしまうことが望ましい。

本実施形態では、前述のように筐体１０１内は、ヒータ５６１を熱源として空気を介して暖められる。空気は熱伝導係数が小さいので筐体が急激に加熱されることがなく、熱平衡は維持するには都合がよい。この点は、実施形態１から３と同様である。ただし、本実施形態の場合、さらに、支持部材３３６を別のヒータにより加熱するため、温度上昇をより速くすることができる。そのため、特に、外気温度が低い場合には、顕微鏡を起動から所望の温度に達するまでの時間を短くすることが可能となる。

次に、図６に示す第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、撮像装置７００が筐体６０１の外側に設けられている。もちろん、筐体１０１にも収容されていない。これにより、撮像装置７００は、それ自身で、外気による冷却されることとなる。また、必要に応じて、冷却のための装置、例えば、放熱フィン、ファン、それらを組み合せたもの、などを付加することも可能である。

本実施形態の場合、筐体６０１には、観察光学系３００、支持・駆動系４００等への電力を供給する電源装置８００と、温度制御装置５１０と、駆動系制御装置４１０とが収容され、ファン８５０が設けられる。本実施形態の筐体６０１も、前述したように、連結部材９００を介して一体的に連結されている。

本発明の実施形態に係る顕微鏡装置により生物を培養しつつ観察するための観察システムの全体構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡装置の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る顕微鏡装置の構成を示す説明図である。

符号の説明

１：顕微鏡装置、２：光源、３： ＣＯ_２混合機、４：ＣＯ_２ボンベ、５：コンピュータ、６：XYZコントローラ、７：ファイバ、８、９：シリコンチューブ、１０、１１、１２、１３：通信ケーブル、１００：顕微鏡ユニット、１０１：筐体、２００：培養装置、２１０：チャンバ、２５０：ペトリディッシュ、２６０：加湿器、３００：観察光学系、３３６：対物レンズ系、透過照明部３４０、４００：支持・駆動系、５００：温度調整装置、５２０：温度センサ、５６１：ヒータ、５６６：ファン、５６８：ダクト、６００：撮像ユニット、７００：撮像装置、８００：電源装置、９００：連結手段、９１０：断熱部材

Claims (8)

1. 試料の観察を行うための顕微鏡ユニットと、顕微鏡ユニットにおいて得られた試料画像を撮像する撮像装置と、を有する顕微鏡装置において、
   前記顕微鏡ユニットは、
   試料を観察する観察光学系と、
   試料および観察光学系を支持すると共に、電動駆動する支持・駆動系と、
   当該ユニット内部を、指示された一定の温度に維持するための温度調整装置と、を第１の筐体内に有し、
   前記温度調整装置は、前記支持・駆動系に設置された温度センサを有し、この温度センサの検出出力に基づいて、温度調整を行うこと
   を特徴とする顕微鏡装置。
2. 請求項１に記載の顕微鏡装置において、
   試料を一定の環境下で保持するチャンバをさらに備え、
   前記チャンバには、生物標本がおかれることを特徴とする顕微鏡装置。
3. 請求項２に記載の顕微鏡装置において、
   加湿空気を生成し、前記チャンバに加湿空気を送る加湿器をさらに備え、
   前記チャンバには、前記加湿器から加湿空気が送られるチューブが接続され、
   前記第１の筐体は、内部に隔壁を有し、該隔壁により、前記加湿器が配置されている領域と、前記観察光学系が配置されている領域とに分けられていること
   を特徴とする顕微鏡装置。
4. 請求項３に記載の顕微鏡装置において、
   前記温度調整装置は、熱源と、送風のためのダクトとを有し、前記ダクトには、前記加湿器が配置されている領域に連通する開口部が設けられ、
   前記隔壁には、前記加湿器が配置されている領域から前記観察光学系が配置されている領域に連通する開口部が設けられ、前記ダクトの開口部から前記加湿器が配置されている領域をへて、前記観察光学系が配置されている領域に連通する開口部から該観察光学系が配置されている領域に温風が通る温風の流路を形成すること
   を特徴とする顕微鏡装置。
5. 請求項２に記載の顕微鏡装置において、
   前記温度調整装置は、熱源と、この熱源からの熱を送る送風のためのダクトを有し、
   前記ダクト先端の送風口は、前記チャンバの外部周囲に送風させる位置に設置されること
   を特徴とする顕微鏡装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の顕微鏡装置において、
   前記撮像装置は、前記第１の筐体の外部であり、外気に露出した状態で設置されていること
   を特徴とする顕微鏡装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の顕微鏡装置において、
   前記撮像装置は、第２の筐体内に収容され、前記観察光学系が取得した試料の画像を撮像すること
   を特徴とする顕微鏡装置。
8. 請求項７に記載の顕微鏡装置において、
   前記第１の筐体と第２の筐体とは、断熱部材を介して連結されること
   を特徴とする顕微鏡装置。
   

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