JP2011017771A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージを操作した際のスライドガラスの位置ずれを防止することができる顕微鏡を提供することを目的とする。
【解決手段】標本を載置するスライドガラスＡ１と、スライドガラスＡ１に載置された標本からの光を集光する対物レンズ８と、スライドガラスＡ１を支持し、対物レンズ８に対して光軸に直交する方向に移動可能なステージ２とを備え、ステージ２は、スライドガラスＡ１の上面とステージ２の上面とが略同一平面に配されるようにスライドガラスＡ１を収容可能な窪みＢと、窪みＢに収容されたスライドガラスＡ１のステージ２に対する光軸に直交する方向への移動を規制する規制手段とを有する顕微鏡を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡に関するものである。

従来、標本をクレンメル等により保持する載置台と、該載置台をＸＹ方向に移動させるＸＹステージとを備えた光学顕微鏡の標本載置装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開平９−７３０３２号公報 特開２００５−１８１８０７号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されている技術によれば、観察位置を変更するためにＸＹステージを操作して、ＸＹステージと対物レンズとの相対位置をＸＹ方向にずらすと、対物レンズ等に引きずられてスライドガラスが動いてしまい、標本の観察作業に支障をきたす場合があ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、ステージを操作した際のスライドガラスの位置ずれを防止することができる顕微鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、標本を載置する載置部材と、該載置部材に載置された標本からの光を集光する対物レンズと、前記載置部材を支持し、前記対物レンズに対して光軸に直交する方向に移動可能なステージとを備え、前記ステージは、前記載置部材の上面と前記ステージの上面とが略同一平面に配されるように前記載置部材を収容可能な窪みと、該窪みに収容された前記載置部材の前記ステージに対する光軸に直交する方向への移動を規制する規制手段とを有する顕微鏡を採用する。

本発明によれば、ステージに設けられた窪みに載置部材を収容することにより、載置部材の上面とステージ上面とが略同一平面にされた状態で、規制手段により載置部材のステージに対する光軸に直交する方向への移動が規制される。このようにすることで、対物レンズに対してステージを移動させる際に、対物レンズと載置部材との干渉を防止することができ、対物レンズの光軸に直交する方向におけるステージと載置部材との相対位置のずれを防止することができる。

上記発明において、前記ステージが、前記窪みの内側面に前記載置部材の側面を突き当てる突き当て面を有することとしてもよい。
このようにすることで、窪みに載置部材を挿入した際に隙間があった場合にも、ステージに設けられた突き当て面に載置部材の側面を突き当てることにより、ステージに対して載置部材を正確に位置決めすることができる。

上記発明において、前記規制手段が、前記窪みの内側面に設けられ、前記載置部材を前記対物レンズの光軸に直交する方向に付勢する板ばねであることとしてもよい。
このようにすることで、板ばねにより載置部材を付勢して、窪みおよび載置部材の寸法誤差を吸収することができ、対物レンズの光軸に直交する方向における載置部材とステージとの相対位置のずれを効果的に防止することができる。

上記発明において、前記規制手段が、前記載置部材を支持する支持面に設けられ、前記載置部材を吸引する吸引装置であることとしてもよい。
このようにすることで、吸引装置により載置部材をステージの支持面に吸着させて、光軸に直交する方向および光軸に沿う方向におけるステージに対する載置部材の動きを規制することができ、載置部材とステージとの相対位置のずれを効果的に防止することができる。

本発明によれば、ステージを操作した際のスライドガラスの位置ずれを防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡の概略構成図である。 図１の顕微鏡において観察対象物の支持方法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における観察対象物の支持方法を説明する図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は変形例の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態における観察対象物の支持方法を説明する図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は第１の変形例の縦断面図、（ｃ）は第２の変形例の平面図である。 本発明の第４の実施形態における観察対象物の支持方法を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 従来の顕微鏡において観察対象物の支持方法を説明する図であり、（ａ）はセンサが観察対象物から外れた状態、（ｂ）は弾性部材が観察対象物から外れた状態、（ｃ）および（ｄ）はクレンメルで観察対象物を支持する状態である。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡１は、図１に示されるように、例えば落射照明型のレーザ走査型顕微鏡であって、観察対象物Ａを載置するステージ２と、レーザ光を射出するレーザ光源３と、レーザ光源３からのレーザ光を２次元的に走査する顕微鏡本体４と、観察対象物Ａの表面に対向して配置された対物レンズユニット５と、対物レンズユニット５により集光された光を観察する接眼レンズ６とを備えている。

観察対象物Ａは、図２（ａ）に示されるように、例えばスライドガラス（載置部材）Ａ１に載置された生体試料Ａ２である。
対物レンズユニット５は、図２（ｂ）に示されるように、レーザ光源３からのレーザ光を観察対象物Ａに照射する一方、観察対象物Ａからの光を集光する対物レンズ８と、対物レンズ８の外面に取り付けられるアダプタ９とを備えている。また、対物レンズユニット５は、図示しない駆動源によりステージ２に対して光軸に沿う方向に移動することができ、対物レンズ８から照射されたレーザ光の焦点位置が観察対象物Ａに一致する位置まで観察対象物Ａに近接させられるようになっている。

アダプタ９は、対物レンズ８の外面に設けられ、対物レンズ８全体を覆うように配置される筒状のケース９ａと、ケース９ａの観察対象物Ａに対向する位置に設けられた開口部９ｂの半径方向外方に取り付けられた弾性部材１０と、弾性部材１０の半径方向外方に配置されたセンサ１１とを備えている。

弾性部材１０は、例えば、ゴム等の材質によって構成され、円環状に形成され、開口部９ｂの周囲を全周にわたって取り囲むようにケース９ａの先端面に固定されている。これにより、対物レンズ８を観察対象物Ａに近接させていくと、弾性部材１０が観察対象物Ａの表面とケース９ａとの間に挟まれて弾性変形させられるようになっている。弾性部材１０は円環状に形成されているので、観察対象物Ａの表面とケース９ａとの隙間を開口部９ｂの外側において全周にわたって密閉するようになっている。

センサ１１は、例えば、接触式のセンサ１１であって、観察対象物Ａの表面に接触することにより観察対象物Ａを検出し、検出信号を出力するようになっている。センサ１１は、弾性部材１０の半径方向外方に、周方向に間隔をあけて複数配列されている。また、センサ１１は、弾性部材１０が観察対象物Ａと接触して弾性変形させられた時点で、観察対象物Ａの表面に接触して検出信号を出力する位置に配置されている。

なお、センサ１１の出力は、レーザ光源３からのレーザ光をオンオフするための図示しないシャッタ等の部材を駆動するトリガ信号として使用されるようになっている。
図中、符号１２は、センサ１１からの検出信号を外部に伝送するための配線である。

ステージ２は、対物レンズユニット５に対してＸ方向に移動可能なＸステージと、該Ｘステージを対物レンズユニット５に対してＹ方向に移動させるＹステージとを有している。ここで、Ｘ方向およびＹ方向は、共に対物レンズ８の光軸に直交する方向であり、互いに直交する方向である。ステージ２は、図示しない駆動源によりＸステージおよびＹステージを移動させて、対物レンズユニット５に対して光軸に直交する方向（ＸＹ方向）に移動可能なようになっている。

また、ステージ２は、観察対象物Ａを収容可能な窪みＢを有している。窪みＢは、観察対象物Ａの上面とステージ２の上面とが略同一平面に配されるように、観察対象物Ａを収容可能な開口面積および深さを有している。ステージ２は、窪みＢに収容されたスライドガラスＡ１が、ステージ２に対してＸＹ方向へ移動してしまうことを規制するようになっている。

窪みＢの内側面には、スライドガラスＡ１の側面を突き当てる突き当て面Ｂ１が形成されている。これにより、窪みＢにスライドガラスＡ１を挿入した際に隙間があった場合にも、突き当て面Ｂ１にスライドガラスＡ１の側面を突き当てることにより、ステージ２に対してスライドガラスＡ１を正確に位置決めすることができるようになっている。

上記構成を有する顕微鏡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１を用いて、観察対象物Ａを観察するには、図２（ｂ）に示されるように、ステージ２上に観察対象物Ａを載置して対物レンズユニット５を観察対象物Ａに近接させていく。

この時点で、図示しないシャッタによりレーザ光源３からのレーザ光は遮断されており、対物レンズ８の先端から射出されていない。
この状態で、対物レンズユニット５を観察対象物Ａにさらに近接させていくと、対物レンズユニット５に先端に設けられている弾性部材１０が観察対象物Ａに接触して弾性変形させられる。

弾性部材１０は、ケース９ａの先端の開口部９ｂの外側に全周にわたって配置されているので、ケース９ａと観察対象物Ａとの間で弾性変形して潰れることで、ケース９ａと観察対象物Ａとの隙間を全周にわたって密閉するようになる。
そして、弾性部材１０が所定の寸法だけ潰れたところで、センサ１１が観察対象物Ａの表面に接触して検出信号を出力する。

検出信号に応じてシャッタを開くことにより、レーザ光源３からのレーザ光が顕微鏡本体４内のガルバノミラー（図示略）において２次元的に走査されて対物レンズ８の先端から観察対象物Ａに照射される。レーザ光が照射された観察対象物Ａにおいては、観察対象物Ａ内に含有されている蛍光物質が励起されて蛍光が発生する。観察対象物Ａにおいて発生した蛍光は、対物レンズ８により集光され、再びガルバノミラーによって走査されて、顕微鏡本体４内の図示しない検出器により２次元的な像として生成されモニタ（図示略）上に表示される。

この場合において、ケース９ａ先端に設けられた開口部９ｂの半径方向外方において、ケース９ａと観察対象物Ａとの間の隙間が弾性部材１０により密閉されているので、対物レンズ８への外光の入射を防止することができる。その結果、バックグラウンドノイズの少ない鮮明な蛍光像による観察対象物Ａの観察を行うことができる。

また、弾性部材１０が全周にわたって弾性変形している場合にのみ、レーザ光源３からレーザ光が射出されるので、対物レンズ８と観察対象物Ａとの隙間から外部にレーザ光が漏れることも防止することができる。

次に、上記の顕微鏡１において、観察位置を変更するためにステージ２を移動させる際の動作について説明する。
ここで、比較例として、従来の顕微鏡において観察位置を変更するためにステージを移動させた際の状態について、図６（ａ）から図６（ｄ）を用いて説明する。

従来の顕微鏡では、図６（ａ）に示されるように、観察位置を変更するためにステージ２０を動作させると、センサ１１がスライドガラスＡ１から外れてしまう場合がある。この場合において、ステージ２０を動作させると、観察対象物Ａの上面とステージ２０の上面とに段差が生じているため、センサ１１と観察対象物Ａとが干渉してステージ２０と観察対象物Ａとの相対位置がずれてしまう。また、同様に、図６（ｂ）に示されるように、弾性部材１０と観察対象物Ａとが干渉して、ステージ２０と観察対象物Ａとの相対位置がずれてしまう場合もある。

一方、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるように、観察対象物Ａをクレンメル２１によりステージ２０に固定した場合においても、対物レンズユニット５と観察対象物Ａまたはクレンメル２１とが干渉して、ステージ２０と観察対象物Ａとの相対位置がずれてしまう場合もある。

これに対して、本実施形態に係る顕微鏡１では、図２（ｂ）に示されるように、観察対象物Ａの上面とステージ２の上面とが略同一平面に配されるように、スライドガラスＡ１がステージ２に設けられた窪みＢに収容される。また、窪みＢに収容された観察対象物Ａは、ステージ２に対して光軸に直交する方向（ＸＹ方向）への移動が規制される。

以上のように、本実施形態に係る顕微鏡１によれば、対物レンズユニット５に対してステージ２を移動させて観察位置を変更した際に、対物レンズユニット５と観察対象物Ａとの干渉を防止することができ、対物レンズ８の光軸に直交する方向におけるステージ２と観察対象物Ａとの相対位置のずれを防止することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡について、図３（ａ）から図３（ｃ）を用いて説明する。なお、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
前述の第１の実施形態に係る顕微鏡１において、ステージ２に設けられた窪みＢにスライドガラスＡ１をはめ込むようにセットするが、このセット作業を容易にするために、窪みＢはスライドガラスＡ１よりも大きく形成されている。また、窪みＢおよびスライドガラスＡ１は、加工時の寸法誤差を有している。したがって、どうしても対物レンズ８の光軸に直交する方向（ＸＹ方向）に隙間、すなわちガタができてしまい、観察作業に影響を与えることとなる。

これを防ぐために、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、窪みＢの内側壁面に板ばね１３を設ける。
このようにすることで、板ばね１３によりスライドガラスＡ１をＸＹ方向に付勢して、窪みＢおよびスライドガラスＡ１の寸法誤差を吸収することができ、ＸＹ方向におけるスライドガラスＡ１とステージ２との相対位置のずれを効果的に防止することができる。また、板ばね１３を窪みＢの内側壁面に固定することで、ステージ２の上面の突起物を無くすことができる。

また、図３（ａ）に示すように、板ばね１３の形状を、ステージ２の上面から離れるに従って次第に窪みＢの内側壁面から離れる形状とすることで、板ばね１３にガイド機能を持たせ、スライドガラスＡ１をスムーズに窪みＢにセットすることができる。

なお、図３（ｂ）に示すように、スライドガラスＡ１がＸ方向には短くＹ方向には長い形状の場合には、板ばね１３を、例えば、Ｘ方向には１箇所、Ｙ方向には２箇所以上設けることで、スライドガラスＡ１を安定的に固定することができる。

また、本実施形態の変形例として、図３（ｃ）に示すように、板ばね１３の代わりに、ばね１５およびボール１６を有するボール型プランジャ１４を設けることとしてもよい。このボール型プランジャ１４によれば、ばね１５によりボール１６を介してスライドガラスＡ１がＸＹ方向に付勢されるので、板ばね１３と同様に、スライドガラスＡ１とステージ２との相対位置のずれを効果的に防止することができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る顕微鏡について、図４（ａ）から図４（ｃ）を用いて説明する。なお、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、ステージ２とスライドガラスＡ１とのガタをスライドガラスＡ１をＸＹ方向に付勢して取るのではなく、スライドガラスＡ１を対物レンズ８の光軸に沿う方向（Ｚ方向）に固定する方法である。具体的には、図４（ａ）に示されるように、スライドガラスＡ１を支持する支持面に設けられた複数の穴から図示しない吸引装置により空気を吸引し、スライドガラスＡ１をステージ２に真空吸着する方法である。

このようにすることで、吸引装置によりスライドガラスＡ１をステージ２の支持面に吸着させて、ＸＹ方向およびＺ方向におけるステージ２に対するスライドガラスＡ１の動きを規制することができ、スライドガラスＡ１とステージ２との相対位置のずれを効果的に防止することができる。なお、吸引装置による空気の吸引タイミングは、自動でも手動でもよい。

また、本実施形態の第１の変形例として、図４（ｂ）に示すように、スライドガラスＡ１を支持する支持面にスライドガラスＡ１を吸着する複数の吸盤１７を設けることとしてもよい。このようにすることで、スライドガラスＡ１は吸盤１７によりステージ２の支持面に密着、固定され、吸引装置を用いることなく、ＸＹ方向およびＺ方向におけるステージ２に対するスライドガラスＡ１の動きを規制することができる。

また、本実施形態の第２の変形例として、図４（ｃ）に示すように、クレンメルの代わりに、スライドガラスＡ１を固定するアタッチメント１８を設けることとしてもよい。このようにすることで、アタッチメント１８によりスライドガラスＡ１をステージ２に対して固定することができ、対物レンズユニット５に対してステージ２を移動させた際に、ステージ２と観察対象物Ａとの相対位置のずれを防止することができる。

これまでは、ＸＹステージが、いわゆる３枚ステージ、すなわち、最下部に配置されたシタステージに対して、その上に重ねて配置されたナカステージとウエステージがそれぞれＸ方向およびＹ方向に動くタイプであるとして説明してきた。しかしながら、正立顕微鏡の場合には、２枚ステージ、すなわち、最下部に配置されたシタステージに対して、その上に配置されたナカステージがＹ方向に動き、Ｘ方向にはクレンメルによりスライドガラスＡ１がステージ上を擦りながら動くタイプが多い。そこで、アタッチメント１８を用いることで、通常の正立顕微鏡に対しても本発明の機構を応用することができる。

具体的には、クレンメルの代わりに、前述のスライドガラスＡ１を収納できるくぼみを有するアタッチメント１８を取り付け、Ｘ方向にこのアタッチメント１８ごと、スライドガラスＡ１を移動できる。
クレンメルは横方向と同時に下方向にスライドガラスＡ１を押し付けて、ナカステージに密着、擦りながら移動するのに対し、このアタッチメント１８によれば、スライドガラスＡ１をステージ２に対して固定したままステージ２を動かすことができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る顕微鏡について、図５（ａ）および図５（ｂ）を用いて説明する。なお、前述の各実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
本実施形態においては、窪みＢの内部においてスライドガラスＡ１をクランプするのではなく、対物レンズユニット５の邪魔にならないように、スライドガラスＡ１の長手方向の両端の一部のみを上部からクランプする。

薄板１９は、例えばステンレス等の弾性を有する薄板であり、図５（ａ）に示すように、窪みＢの両端部に設けられ、符号Ｃに示すグリッド部分において接着等によりステージ２に固定されている。
薄板１９がステージ２に固定された状態の断面図が図５（ｂ）に示されている。図５（ｂ）に示されるように、薄板１９は薄いエンボス状に形成されており、エンボスの凸部を上面にしてステージ２に固定されている。

薄板１９とスライドガラスＡ１との接触部分では、薄板１９の弾性力によりスライドガラスＡ１を上部からステージ２に押し付ける力が働いている。この力は薄板１９の板厚を変化させることにより調節することができる。また、薄板１９は薄いエンボス形状を有しているので、対物レンズ８等が引っ掛かってしまうことを防止して、ステージ２と観察対象物Ａとの相対位置のずれを防止することができる。また、スライドガラスＡ１をステージ２から外すときには、エンボスの凸部を押すことで、薄板１９を破線で示すような形状とすることができ、容易にスライドガラスＡ１を取り外すことが可能となる。

Ａ 観察対象物
Ａ１ スライドガラス
Ａ２ 生体試料
Ｂ 窪み
Ｂ１ 突き当て面
１ 顕微鏡
２ ステージ
３ レーザ光源
４ 顕微鏡本体
５ 対物レンズユニット
６ 接眼レンズ
８ 対物レンズ
９ アダプタ
９ａ ケース
９ｂ 開口部
１０ 弾性部材
１１ センサ
１３ 板ばね
１４ ボール型プランジャ
１７ 吸盤
１８ アタッチメント
１９ 薄板
２０ ステージ
２１ クレンメル

Claims (4)

1. 標本を載置する載置部材と、
   該載置部材に載置された標本からの光を集光する対物レンズと、
   前記載置部材を支持し、前記対物レンズに対して光軸に直交する方向に移動可能なステージとを備え、
   前記ステージは、前記載置部材の上面と前記ステージの上面とが略同一平面に配されるように前記載置部材を収容可能な窪みと、該窪みに収容された前記載置部材の前記ステージに対する光軸に直交する方向への移動を規制する規制手段とを有する顕微鏡。
2. 前記ステージが、前記窪みの内側面に前記載置部材の側面を突き当てる突き当て面を有する請求項１に記載の顕微鏡。
3. 前記規制手段が、前記窪みの内側面に設けられ、前記載置部材を前記対物レンズの光軸に直交する方向に付勢する板ばねである請求項１または請求項２に記載の顕微鏡。
4. 前記規制手段が、前記載置部材を支持する支持面に設けられ、前記載置部材を吸引する吸引装置である請求項１または請求項２に記載の顕微鏡。

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