JP2008261940A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間観察における画像の経時的な不鮮明化を防止する。
【解決手段】標本Ａを収容する標本容器５と、該標本容器５に対向して配置され、標本容器５内の標本Ａからの光を集光する対物レンズ７と、該対物レンズ７と標本容器５との間の空間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段１４と、対物レンズ７と標本容器５との間の空間からイマージョン液を除去するイマージョン液除去手段１５とを備え、該イマージョン液除去手段１５が、対物レンズ７と標本容器５との間の空間に圧縮空気を噴射するノズル２２を備える顕微鏡装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顕微鏡装置に関するものである。

従来、顕微鏡装置において、対物レンズの露結を防止するために、標本と対物レンズとの間の空間に乾燥空気を対流させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、高分解能の顕微鏡観察を行う手段として対物レンズと標本との間にイマージョン液を満たすことが行われている（例えば、特許文献２参照。）。この顕微鏡装置には、液浸対物レンズと標本との間の空間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段が備えられている。

特開２００６−３０８７４６号公報 特開２００５−６２６８７号公報

しかしながら、例えば、細胞のような標本を長時間にわたって観察する場合に、イマージョン液の供給と自然乾燥とが繰り返されると、標本を収容している容器の表面に乾き染みが経時的に発生し、取得される画像が不鮮明になっていく不都合がある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、長時間観察における画像の経時的な不鮮明化を防止することができる顕微鏡装置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、標本を収容する標本容器と、該標本容器に対向して配置され、標本容器内の標本からの光を集光する対物レンズと、該対物レンズと前記標本容器との間の空間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段と、前記対物レンズと前記標本容器との間の空間からイマージョン液を除去するイマージョン液除去手段とを備え、該イマージョン液除去手段が、対物レンズと標本容器との間の空間に圧縮空気を噴射するノズルを備える顕微鏡装置を提供する。

本発明によれば、イマージョン液供給手段の作動により、対物レンズと標本容器との間の空間にイマージョン液を供給した状態で、標本容器内に収容された標本からの光を対物レンズで集光することにより、標本の高分解能の顕微鏡観察を行うことができる。そして、標本を長時間観察する場合等においては、イマージョン液除去手段を作動させ、ノズルから圧縮空気を噴射して、対物レンズと標本容器との間の空間のイマージョン液を吹き飛ばすことにより、これを除去する。これにより、標本容器の表面や対物レンズの先端表面にイマージョン液が付着したままの状態で乾燥することによる乾き染みの発生を防止して、長時間にわたり、標本の鮮明な観察を継続することができる。

上記発明においては、前記標本容器を収容し、標本容器内の標本温度を一定に維持する保温ケースを備えることとしてもよい。
このようにすることで、保温ケース内に配置された標本容器内の標本温度が一定に維持され、生細胞などの標本を生かし続けながら観察することができる。これにより、長時間観察においても、標本の配置される環境の変動に伴う観察結果の変動を防止して、安定した観察を行うことができる。

また、上記発明においては、前記イマージョン液除去手段が、前記ノズルから噴射される圧縮空気を前記標本温度とほぼ同等に調節する空気温度調節手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、空気温度調節手段の作動により圧縮空気の温度が調節され、標本温度とほぼ同等の温度の圧縮空気が標本容器の表面に吹き付けられ、イマージョン液が除去される。標本温度とほぼ同等の温度の圧縮空気を標本容器に向けて噴射するので、圧縮空気の噴射時に、標本容器内の標本に対し、温度変化が与えられることがなく、標本を刺激することなく、標本の状態を安定して維持することができる。

また、上記発明においては、前記対物レンズと標本容器との間の空間を挟んで前記ノズルと対向する位置に配置され、圧縮空気により飛散するイマージョン液を回収するイマージョン液回収手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、ノズルから噴射された圧縮空気により吹き飛ばされたイマージョン液が、イマージョン液回収手段により回収される。これにより、除去されたイマージョン液が飛散して、他の部位に付着してしまう等の不都合の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記イマージョン液回収手段が、飛散するイマージョン液を受ける受け皿部材からなることとしてもよい。
このようにすることで、圧縮空気により吹き飛ばされたイマージョン液が受け皿部材により受け止められるので、他の部位に飛散してしまう不都合の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記イマージョン液回収手段が、飛散するイマージョン液を吸着する吸着部材からなることとしてもよい。
このようにすることで、圧縮空気により吹き飛ばされたイマージョン液が吸着部材により吸着されるので、他の部位に飛散してしまう不都合の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記標本容器を固定する固定手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、ノズルから噴射される圧縮空気によってイマージョン液が吹き飛ばされる際に、圧縮空気から培養容器に押圧力が与えられても、固定手段の作動により、標本容器が移動しないように保持することができる。これにより、長時間観察の間のイマージョン液の除去工程において、標本位置が変動してしまう不都合の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記イマージョン液除去手段が、前記ノズルから噴射される空気を透過させるエアフィルタを備えることとしてもよい。
このようにすることで、エアフィルタにより圧縮空気内に含まれる異物が除去されるので、清浄な圧縮空気を噴射することができる。

本発明によれば、長時間観察における画像の経時的な不鮮明化を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置１について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１は、図１に示されるように、水平に配置されたステージ２と、該ステージ２上に設けられた培養室（保温ケース）３と、ステージ２下方に配置された顕微鏡本体４とを備えている。

前記ステージ２には、厚さ方向に貫通する貫通孔２ａが設けられている。この貫通孔２ａを介して、ステージ２上方の培養室３内部空間と、ステージ２下方の顕微鏡本体４が配置された空間とが連通している。
前記培養室３は、図示しない温度調節装置および湿度調節装置により、その内部の環境が、３７±１℃、湿度９５％以上に維持されている。

培養室３内には、生細胞等の標本Ａを収容する透明な材質からなる標本容器５が配置されている。標本容器５は、標本Ａが接着している底面を、前記ステージ２の貫通孔２ａを覆う位置に配置し、これにより、貫通孔２ａを閉塞して培養室３内空間と顕微鏡本体４が配置された空間とを隔離するようになっている。
標本容器５は、ステージ２に取り付けられたクレンメル６により、ステージ２上面との間に挟まれて、動かないように固定されている。

前記顕微鏡本体４は、前記貫通孔２ａを介して、ステージ２上の標本容器５の底面に対向配置される対物レンズ７と、該対物レンズ７を介して標本Ａに照射する照明光を発生する光源８と、該光源８からの照明光から特定の波長帯域の励起光を抽出する励起フィルタ９と、対物レンズ７により集光された標本Ａからの蛍光を励起光から分岐するダイクロイックミラー１０と、該ダイクロイックミラー１０を透過した励起光を遮断するバリアフィルタ１１と、該バリアフィルタ１１を透過した蛍光を結像させる結像レンズ１２と、該結像レンズ１２による結像位置に撮像面を配置したＣＣＤのような撮像素子１３とを備えている。

また、対物レンズ７には図示しない昇降機構が設けられている。昇降機構の作動により対物レンズ７が鉛直方向に配置される光軸方向に沿って移動させられるようになっている。
また、顕微鏡本体４は、対物レンズ７と標本容器５の間の隙間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段（イマージョン液供給手段）１４と、対物レンズ７と標本容器５との間の隙間からイマージョン液を除去するイマージョン液除去手段（イマージョン液除去手段）１５と、除去されたイマージョン液を回収するイマージョン液回収手段（イマージョン液回収手段）１６とを備えている。

前記イマージョン液供給手段１４は、イマージョン液を貯留し、図示しないポンプを内蔵した供給タンク１７と、該供給タンク１７から送り出されるイマージョン液を対物レンズ７と標本容器５との間の隙間に導く送給チューブ１８とを備えている。なお、供給タンク１７あるいは送給チューブ１８には、イマージョン液を標本Ａの温度とほぼ同等の温度に加温する加温手段（図示略）が設けられていることが好ましい。

前記イマージョン液除去手段１５は、圧縮空気を発生する空気圧源１９と、該空気圧源１９において発生された圧縮空気を加温するヒータ２０と、該ヒータ２０により加温された圧縮空気の噴射をＯＮ／ＯＦＦするバルブ２１と、前記対物レンズ７と標本容器５との隙間に向けて配置され、略水平方向に圧縮空気を噴射するノズル２２とを備えている。

また、前記イマージョン液回収手段１６は、図１および図２に示されるように、対物レンズ７と標本容器５との間の隙間を挟んで水平方向に前記ノズル２２と対向する位置に配置された受け皿部材２３と、該受け皿部材２３により受け止められたイマージョン液を収容する排液タンク２４とを備えている。受け皿部材２３は、図２に示されるように、対物レンズ７の周囲に、周方向の所定範囲にわたって扇型状に形成され、ノズル２２によって吹き飛ばされたイマージョン液が飛散する範囲よりも広い範囲を覆っている。

このように構成された本実施形態に係る顕微鏡装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡装置１を用いて生細胞等の標本Ａの長時間観察を行うには、図１に示されるように、ステージ２上方の培養室３内に、標本容器５に収容した標本Ａを配置する。これにより、ステージ２の貫通孔２ａが標本容器５の底面によって閉塞される。

この状態で、培養室３内の温度を３７±１℃、湿度を９５％以上に設定する。貫通孔２ａが標本容器５の底面によって閉塞されているので、培養室３内の空気が顕微鏡本体４側の空間に漏れることがなく、顕微鏡本体４が、高温高湿度状態となることはない。これにより、観察準備が完了し、標本Ａを長時間にわたって健全な状態に維持しつつ観察することが可能となる。

この状態から、対物レンズ７を上昇させて、標本容器５に対して所定の位置まで近接させ（ステップＳ１）、イマージョン液供給手段１４の作動により、対物レンズ７の先端面と標本容器５の底面との間にイマージョン液を供給する（ステップＳ２）。そして、光源８からの照明光を、対物レンズ７を介して標本Ａに照射し、対物レンズ７を上下方向に微動させて、焦点位置を標本Ａに合わせる（ステップＳ３）。

そして、光源８から発せられ励起フィルタ９によって選択された特定波長の励起光を対物レンズ７を介して標本Ａに照射し、標本Ａから発生する蛍光を対物レンズ７により集光し、ダイクロイックミラー１０、バリアフィルタ１１および結像レンズ１２を介して撮像素子１３により撮像する（ステップＳ４）。これにより１枚のフレーム画像が取得される。

そして、励起フィルタ９を切り替えることによる異なる波長の励起光を照射したフレーム画像の取得、あるいは、対物レンズ７を上下方向に移動させることによる異なる焦点面におけるフレーム画像の取得等、一連の画像取得が終了した時点で、対物レンズ７を下降させる（ステップＳ５）。
これにより、対物レンズ７と標本容器５との間隔がある程度の間隔まで広げられるので、この状態で、イマージョン液除去手段１５を作動させ、圧縮空気をノズル２２から噴射させる（ステップＳ６）。

この場合に置いて、ノズルから噴射された圧縮空気は、対物レンズ７の先端面および標本容器５の表面に付着していたイマージョン液を吹き飛ばす。吹き飛ばされたイマージョン液は飛沫となって飛散しようとするが、対物レンズ７と標本容器５との隙間を挟んで対向する位置に扇形状に取り囲む受け皿部材２３が配置されているので、イマージョン液の飛沫はほぼ全て受け皿部材２３によって受け止められ、他の部位に飛散することが防止される。

そして、ある程度の量のイマージョン液が受け皿部材２３によって受け止められると、イマージョン液は受け皿部材２３において流動するようになり、受け皿部材２３に接続された排液タンク２４に回収されていくことになる。
その後、長時間観察の全工程が終了したか否かが判定され（ステップＳ７）、終了していない場合には所定のインターバルがあけられた後に（ステップＳ８）、ステップＳ１に戻って観察が繰り返される。

本実施形態に係る顕微鏡装置１によれば、インターバルをあけて長時間にわたり繰り返される長時間観察において、インターバル毎に、イマージョン液除去手段１５が作動させられて、圧縮空気によってイマージョン液が吹き飛ばされるので、対物レンズ７の先端面や標本容器５の表面にイマージョン液が残ることを確実に防止することができる。イマージョン液が残ったまま乾燥すると乾き染みが発生し、対物レンズ７の先端面や標本容器５の表面が曇って、得られる画像が不鮮明となっていくが、本実施形態によれば、イマージョン液が残らないので、そのような不都合がなく、定期的な清掃等の手間を省くことができるという利点もある。

また、本実施形態に係る顕微鏡装置１によれば、ノズル２２から噴射される圧縮空気が、ヒータ２０により加温され、標本Ａの温度とほぼ同等の温度に設定されるので、イマージョン液を除去するために圧縮空気を噴射することによって、標本Ａの温度を変動させないようにすることができる。特に、標本Ａと大きく異なる温度の圧縮空気が標本容器５の表面に噴射されると、標本Ａに対して刺激が与えられて、標本Ａの状態が変化することも考えられるが、本実施形態によれば、そのような不都合がなく、長時間にわたって安定して標本Ａの状態を維持しつつ観察することができる。

また、本実施形態に係る顕微鏡装置１によれば、対物レンズ７と標本容器５との隙間を挟んでノズル２２に対向する位置に受け皿部材２３が配置されているので、ノズル２２から噴射された圧縮空気によって吹き飛ばされたイマージョン液が飛沫となって飛散することを確実に防止することができる。
また、本実施形態に係る顕微鏡装置１によれば、標本容器５がクレンメル６によってステージ２に固定されているので、圧縮空気によって標本容器５が押圧力を受けても、ステージ２に対して移動しないように保持される。その結果、インターバルをあけて行われる複数回の観察において、観察対象である標本Ａの位置がズレないように維持することができる。

また、本実施形態においては、圧縮空気の噴射に先立って、標本容器５に対して対物レンズ７を下降させ、隙間を広げた状態とするので、圧縮空気の噴射により標本容器５の受ける押圧力を低減し、標本容器５の移動をさらに抑制することができる。

なお、本実施形態においては、圧縮空気によって吹き飛ばされたイマージョン液を受ける受け皿部材２３を配置することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、スポンジ等の吸着部材２３′を配置することとしてもよい。
また、図５に示されるように、空気圧源１９とノズル２２との間の管路にエアフィルタ２５を配置して、ノズル２２から噴射される圧縮空気内の塵埃等を除去することにしてもよい。このようにすることで、清浄な圧縮空気を対物レンズ７および標本容器５に噴射することができ、塵埃が対物レンズ７の先端面や標本容器５の表面に付着してしまう不都合の発生を防止することができる。また、顕微鏡本体４が配置されている空間内の清浄度の低下を防止することができる。

また、本実施形態においては供給タンク１７からイマージョン液を供給する送給チューブ１８に、図６に示されるように、ドレインチューブ２６を接続し、該ドレインチューブ２６にバルブ２７と排水口２８とを設けることとしてもよい。バルブ２７は、作動時には閉状態に維持されており、電源オフにより開放されるようになっている。
このようにすることで、停電時等、ポンプの停止により、供給タンク１７からイマージョン液が供給されなくなると、バルブ２７が開放されて、送給チューブ１８内のイマージョン液を排水口２８に排出することができる。

本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置を示す全体構成図である。 図１の顕微鏡装置の対物レンズに対するノズルと受け皿部材の位置関係を示す斜視図である。 図１の顕微鏡装置の動作を説明するフローチャートである。 図１の顕微鏡装置のイマージョン液除去手段の変形例を示す斜視図である。 図１の顕微鏡装置の変形例を示す全体構成図である。 図１の顕微鏡装置の他の変形例を示す全体構成図である。

符号の説明

Ａ 標本
１ 顕微鏡装置
３ 培養室（保温ケース）
５ 標本容器
６ クレンメル（固定手段）
７ 対物レンズ
１４ イマージョン液供給手段
１５ イマージョン液除去手段
１６ イマージョン液回収手段
２０ ヒータ（空気温度調節手段）
２２ ノズル
２３ 受け皿部材
２３′ 吸着部材
２５ エアフィルタ

Claims (8)

1. 標本を収容する標本容器と、
   該標本容器に対向して配置され、標本容器内の標本からの光を集光する対物レンズと、
   該対物レンズと前記標本容器との間の空間にイマージョン液を供給するイマージョン液供給手段と、
   前記対物レンズと前記標本容器との間の空間からイマージョン液を除去するイマージョン液除去手段とを備え、
   該イマージョン液除去手段が、対物レンズと標本容器との間の空間に圧縮空気を噴射するノズルを備える顕微鏡装置。
2. 前記標本容器を収容し、標本容器内の標本温度を一定に維持する保温ケースを備える請求項１に記載の顕微鏡装置。
3. 前記イマージョン液除去手段が、前記ノズルから噴射される圧縮空気を前記標本温度とほぼ同等に調節する空気温度調節手段を備える請求項２に記載の顕微鏡装置。
4. 前記対物レンズと標本容器との間の空間を挟んで前記ノズルと対向する位置に配置され、圧縮空気により飛散するイマージョン液を回収するイマージョン液回収手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡装置。
5. 前記イマージョン液回収手段が、飛散するイマージョン液を受ける受け皿部材からなる請求項４に記載の顕微鏡装置。
6. 前記イマージョン液回収手段が、飛散するイマージョン液を吸着する吸着部材からなる請求項４に記載の顕微鏡装置。
7. 前記標本容器を固定する固定手段を備える請求項１に記載の顕微鏡装置。
8. 前記イマージョン液除去手段が、前記ノズルから噴射される空気を透過させるエアフィルタを備える請求項１に記載の顕微鏡装置。

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