JP2009014866A - スタビライザおよび生体観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体に対して簡易に精度よく位置決めでき、時間間隔をあけた複数回の観察においても同一の観察条件で観察することを可能とする。
【解決手段】観察光学系４の視野範囲内またはその周囲において試料Ａに接触させられる接触面１ａを備え、観察光学系４の視野範囲内における試料Ａとの接触面１ａ近傍に、観察光学系４により、試料Ａと同時に観察可能な照準を備えるスタビライザ１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体を生きたまま（in vivo）観察するためのスタビライザおよび生体観察装置に関するものである。

従来、生体を生きたまま顕微鏡で観察する場合に、生体の呼吸や拍動等の振動によって観察像がぶれてしまい、鮮明な観察像による観察を行うことができないという不都合があった。これを解決するために、観察時に生体を押さえつけて固定するスタビライザを有する観察装置が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−３３８６３１号公報

しかしながら、この観察装置においては、長時間にわたって同一の生体を観察する場合において、一回の観察終了後、スタビライザを生体から取り外して、生体を自由に活動させた後、再度観察を行うことが繰り返される場合には、観察ごとにスタビライザにより押さえつける生体の位置が変化してしまうという不都合がある。この場合、観察ごとに生体の振動形態が変化し、生体における同一位置を観察していても、一定の観察条件での観察が困難になるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体に対して簡易に精度よく位置決めでき、時間間隔をあけた複数回の観察においても同一の観察条件で観察することを可能とするスタビライザおよび生体観察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、観察光学系の視野範囲内またはその周囲において試料に接触させられる接触面を備え、前記観察光学系の視野範囲内における試料との前記接触面近傍に、観察光学系により、試料と同時に観察可能な照準を備えるスタビライザを提供する。

本発明によれば、接触面を試料に接触させて押圧することにより、観察光学系の視野範囲内における試料の動的挙動を抑制し、ブレを抑えた鮮明な観察像により観察を行うことができる。
この場合において、試料の観察が長期にわたる場合には、一旦スタビライザを取り外して、試料を自然な状態に維持した後に、再度スタビライザにより試料を抑えて観察が行われる。

本発明においては、スタビライザを試料から取り外す前後において、観察光学系の視野範囲内において試料と接触面の近傍に備えられた照準とを同時に観察して試料の同一の特徴点に照準を一致させることにより、取り外し前後の状態を同一の状態にすることができる。したがって、本発明によれば、試料からスタビライザを取り外しても、取り外し前の状態と同じ状態で再度試料に接触させることができ、同一の観察条件で簡易に適正な観察を行うことができる。

上記発明においては、前記接触面が、前記観察光学系の視野範囲において試料に接触させられる光学的透明板部材の表面からなり、前記照準が、前記光学的透明板部材の表面に描かれたクロス線であることとしてもよい。
このようにすることで、光学的透明板部材の表面からなる接触面を試料に接触させて押圧することにより、観察光学系の視野範囲を直接抑えてその動的挙動を抑制し、ブレを抑えた観察像を得ることができる。この場合に、光学的透明板部材の表面に描かれたクロス線からなる照準は光学的透明板部材に密着する視野範囲の試料と同一位置に配置されるので、試料の表面と同時に観察光学系により合焦され、試料の特徴点に容易に一致させることができる。ここで、光学的透明板部材としては、ガラス、プラスチック、石英あるいは水晶等の材質からなる板状部材を挙げることができる。

また、上記発明においては、前記接触面が、前記観察光学系の視野範囲の周囲において試料に接触させられるフレーム部材の表面からなり、前記照準が、フレーム部材の内側縁から半径方向の視野範囲内に延びる突起部により構成されていることとしてもよい。
このようにすることで、フレーム部材の表面からなる接触面を視野範囲の周囲において試料に接触させることにより、試料の動的挙動を抑えることができる。この場合に、視野範囲内に延びている突起部の先端に試料の特徴点を一致させるように位置合わせすることができ、スタビライザを試料に容易に位置合わせすることができる。

また、本発明は、試料からの光を集光する対物レンズを備える観察光学系と、上記いずれかのスタビライザとを備え、前記観察光学系に、前記スタビライザとは切り離して、前記対物レンズをその光軸に交差する方向に位置調節する対物位置調節機構を備える生体観察装置を提供する。
本発明によれば、スタビライザの照準を試料の特徴点に一致させた状態で接触面を試料に接触させることにより、試料の同一位置を押さえて動的挙動を抑制し、観察光学系によりブレのない観察像を取得することができる。この場合に、スタビライザの照準と試料の特徴点とを同一の視野範囲内に配置してスタビライザの接触位置を決定した後、対物位置調節機構を作動させて、対物レンズをその光軸に交差する方向に位置調節することにより、照準を視野範囲内に含まない位置の観察を行うことが可能となる。

上記発明においては、前記対物レンズを着脱可能に取り付ける着脱機構を備えることとしてもよい。
このようにすることで、着脱機構の作動により対物レンズを着脱して異なる倍率の対物レンズを容易に交換することができる。その結果、例えば、低倍率の対物レンズを取り付けた状態で、スタビライザの照準と試料の特徴点とを大まかに一致させ、次いで、高倍率の対物レンズを取り付けた状態で、スタビライザの正確な位置決めを行って、観察条件を精度よく設定することができる。

本発明によれば、生体に対して簡易に精度よく位置決めでき、時間間隔をあけた複数回の観察においても同一の観察条件で観察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スタビライザ１および生体観察装置２について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るスタビライザ１は、図１に示されるように、生体観察装置２に備えられている。

本実施形態に係る生体観察装置２は、実験小動物等の試料Ａを載置するステージ３と、該ステージ３上の試料Ａからの反射光あるいは蛍光等の光を集光して観察像を取得する観察光学系４と、該観察光学系４の視野範囲内の試料Ａの動的挙動を抑制するスタビライザ１とを備えている。
ステージ３は、試料Ａを搭載して、水平２方向（Ｘ，Ｙ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）に移動させることができるようになっている。

観察光学系４は、試料Ａからの光を集光する対物レンズ５と、対物レンズ５により集光された光を結像させる結像ユニット６と、該結像ユニット６の焦点位置に撮像面を配置したＣＣＤカメラのような撮像素子７と、該撮像素子７により取得された試料の観察像を表示するモニタ８とを備えている。観察光学系４は、ベース９から鉛直方向に延びる支柱１０に、昇降機構１１により上下動可能に設けられている。

また、観察光学系４は、対物レンズ５をその光軸Ｃに直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）にそれぞれ位置調節可能に支持するＸ方向調節部１３およびＹ方向調節部１４からなる位置調節部１２を備えている。
位置調節部１２は、例えば、手動で操作する２つのツマミ１３ａ，１４ａを備え、各ツマミ１３ａ，１４ａを操作することにより、直交する２方向にそれぞれ対物レンズ５を移動させることができるようになっている。

さらに、位置調節部１２には、対物レンズ５を着脱可能に保持する着脱機構１５が設けられている。着脱機構１５は、例えば、図１に示されるように、Ｘ方向調節部１３に固定されるアリ溝１５ａと、前記対物レンズ５に固定され、前記アリ溝１５ａに係合するアリ突条１５ｂとを備えている。アリ溝１５ａは、結像ユニット６の光軸に直交する方向に沿って配置され、アリ突条１５ｂも対物レンズ５の光軸Ｃに直交する方向に沿って配置されている。アリ溝１５ａにアリ突条１５ｂを係合させることにより、結像ユニット６の光軸と対物レンズ５の光軸Ｃとを一直線上に一致させるとともに、対物レンズ５を光軸Ｃ方向に脱落不可に結像ユニット６に取り付けることができるようになっている。

本実施形態に係るスタビライザ１は、図２に示されるように、観察光学系４の視野範囲Ｖの外側に配置される略円環状の先端部１ａと、該先端部１ａを支持するアーム部１ｂと、該アーム部１ｂを観察光学系４に対して光軸Ｃに沿うＺ方向に移動させるＺステージ１ｃ（図１参照。）とを備えている。前記先端部１ａの中央開口部１ｄには、観察光学系４の視野範囲Ｖ内において試料Ａに接触させられるカバーガラス１６が備えられている。該カバーガラス１６の試料Ａに接触させられる表面には、クロス線１７からなる照準が設けられている。

このように構成された本実施形態に係るスタビライザ１および生体観察装置２の作用について説明する
本実施形態に係る生体観察装置２を用いて、実験小動物等の試料Ａを生きたまま観察するには、図３に示されるように、麻酔により睡眠状態とした実験小動物等の外皮を切開して臓器等の試料Ａを露出させた状態で、ステージ３上に固定する（ステップＳ１）。そして、ステージ３および昇降機構１１を作動させて、試料Ａの上方において、目視にて試料Ａ上の目標点（図示略）にスタビライザ１のクロス線１７の交点が大まかに一致するように粗調節する（ステップＳ２）。ここで、試料Ａ上の目標点としては、例えば、臓器等の試料Ａの外観上目印となるような特殊な形状を有する部位、例えば、脳におけるブレグマを挙げることができる。

次いで、モニタ８上に表示されているクロス線１７が鮮明に表示されるようになるまで、Ｚステージ１ｃを作動させてスタビライザ１を光軸Ｃ方向に移動させる（ステップＳ３）。これにより、対物レンズ５の焦点位置が、スタビライザ１のクロス線１７に一致する。この状態で、昇降機構１１を作動させて、対物レンズ５とスタビライザ１とを一体的に下降させ、スタビライザ１のカバーガラス１６を試料Ａに接触させる（ステップＳ４）。

このとき、対物レンズ５の焦点位置が試料Ａの表面上に一致するので、試料Ａ上の目標点にスタビライザ１のクロス線１７が正確に一致するようにステージ３を微調節する（ステップＳ５）。そして、昇降機構１１をさらに作動させて、スタビライザ１によって所定の押圧力が試料Ａに加えられる位置までスタビライザ１を下降させる（ステップＳ６）。これにより、試料Ａの動的挙動がスタビライザ１によって抑制された状態となる。

そして、位置調節部１２の２つのツマミ１３ａ，１４ａを操作して、対物レンズ５を光軸Ｃに交差する２方向に微動させて、試料Ａにおける視野範囲Ｖを決定する（ステップＳ７）。これにより、所望の観察範囲の鮮明な観察像を取得することが可能となる。

次に、１回の観察の終了後に、時間をあけて再度観察を行う場合に、実験小動物等の試料Ａの外皮の切開部を処理してからステージ３から解放し、自由に活動させた後に、再度麻酔によって睡眠状態として上記ステップＳ１〜Ｓ７を繰り返す。

すなわち、本実施形態に係る生体観察装置２によれば、スタビライザ１のカバーガラス１６の試料Ａとの接触面にクロス線１７が描かれているので、試料Ａの目標点にクロス線１７の交点を一致させることにより、最初の観察時と同一位置をスタビライザ１によって押さえることができる。その結果、長時間間隔をあけて行われる複数回の観察において、同一条件で観察を行うことができ、長時間にわたる試料Ａの経時変化を精度よく観察することができる。

また、本実施形態においては、スタビライザ１とは切り離して対物レンズ５を光軸Ｃに直交する方向に移動させる位置調節部１２を備えるので、試料Ａの動的挙動をスタビライザ１によって抑制したまま、位置調節部１２により視野範囲Ｖを移動させ、観察したい位置を探すことができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、スタビライザ１に試料Ａに接触するカバーガラス１６を備え、該カバーガラス１６にクロス線１７を設けることとしたが、これに代えて、図４に示されるように、カバーガラス１６を設けることなく円環状の先端部１ａから延びる突起部１８により、試料Ａとスタビライザ１とを一致させる照準を構成することとしてもよい。

また、カバーガラス１６に設けるクロス線１７に代えて、１本線を照準として採用してもよい。また、カバーガラス１６に印刷により形成してもよいし、接着により照準を設けることにしてもよい。また、カバーガラス１６の試料Ａとの接触面にクロス線１７を設けることにより、クロス線１７に対物レンズ５の焦点位置を合わせれば、試料Ａに焦点位置を容易に合わせることができるので好ましいが、これに限定されるものではなく、カバーガラス１６の接触面とは反対側の面にクロス線１７等の照準を設けることにしてもよい。

この場合には、対物レンズ５の焦点位置をクロス線１７に一致させた後、カバーガラスの厚さ分だけ対物レンズをＺ方向に移動させることにより、対物レンズ５の焦点位置を試料Ａの表面に一致させることができる。

本発明の一実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。 図１の生体観察装置に備えられるスタビライザの先端部を示す平面図である。 図１の生体観察装置による観察手順を説明するフローチャートである。 図１の生体観察装置のスタビライザの変形例を示す平面図である。

符号の説明

Ａ 試料
Ｖ 視野範囲
１ スタビライザ
１ａ 先端部（接触面：フレーム部材）
２ 生体観察装置
４ 観察光学系
５ 対物レンズ
１２ 位置調節部（対物位置調節機構）
１５ 着脱機構
１６ カバーガラス（光学的透明板部材）
１７ クロス線（照準）
１８ 突起部

Claims (5)

1. 観察光学系の視野範囲内またはその周囲において試料に接触させられる接触面を備え、
   前記観察光学系の視野範囲内における試料との前記接触面近傍に、観察光学系により、試料と同時に観察可能な照準を備えるスタビライザ。
2. 前記接触面が、前記観察光学系の視野範囲において試料に接触させられる光学的透明板部材の表面からなり、
   前記照準が、前記光学的透明板部材の表面に描かれたクロス線である請求項１に記載のスタビライザ。
3. 前記接触面が、前記観察光学系の視野範囲の周囲において試料に接触させられるフレーム部材の表面からなり、
   前記照準が、フレーム部材の内側縁から半径方向の視野範囲内に延びる突起部により構成されている請求項１に記載のスタビライザ。
4. 試料からの光を集光する対物レンズを備える観察光学系と、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載のスタビライザとを備え、
   前記観察光学系に、前記スタビライザとは切り離して、前記対物レンズをその光軸に交差する方向に位置調節する対物位置調節機構を備える生体観察装置。
5. 前記対物レンズを着脱可能に取り付ける着脱機構を備える請求項４に記載の生体観察装置。

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