JP2013134491A

JP2013134491A - 顕微鏡および光透過ユニット

Info

Publication number: JP2013134491A
Application number: JP2011286996A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Wakayama; 照彦若山; Kazuo Yamagata; 一夫山縣; Yuichiro Imai; 雄一郎今井; Keisuke Tamura; 恵祐田村
Original assignee: Olympus Corp; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: Olympus Corp; RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】簡易な構成で透過像および蛍光像を同時に観察することが可能な顕微鏡および顕微鏡用の照明光を透過する光透過ユニットを提供する。
【解決手段】透過照明用の光源と、前記光源を出射した照明光を観察対象の標本に結像させるコンデンサレンズと、前記照明光の光路上であって前記光源と前記コンデンサレンズとの間の光路上に位置し、前記照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち前記標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、前記励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で該励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、前記フィルタ保持部の周囲に位置し、前記励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、観察対象の標本の像を結像する顕微鏡および該顕微鏡に適用可能であり、光を透過する光透過ユニットに関する。

顕微鏡を用いてマウス胚等の細胞の核を抽出する方法として、倒立顕微鏡のステージ上に載置された細胞を観察しながらマイクロマニピュレータに取り付けられたインジェクターを用いる方法が知られている。この方法は、透過観察と蛍光観察を組み合わせることによって実現される。具体的には、透過観察による細胞膜の位置の認識、および蛍光観察による核の位置の特定を行うことにより、細胞内への挿入位置を決定し、核を抽出する。

従来、上記方法に好適な顕微鏡として、ハロゲンランプなどの透過観察用光源を有する透過照明系と、水銀ランプなどの蛍光観察用光源を有する落射照明系とを、観察対象の被検体に対して対向して配置した顕微鏡が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この顕微鏡を用いれば、透過照明系の透過観察用照明光と落射照明系の蛍光観察用照明光とを適宜調整することにより、マウス胚等の細胞膜（透過像）および核（落射蛍光像）を同時に観察することができる。

実開平２−１４０５１４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の技術では、透過照明系と落射照明系とを観察対象の被検体に対して対向して配置しているため、顕微鏡の構成が大がかりで複雑なものとならざるを得なかった。また、一般的に蛍光観察に使用される水銀ランプなどは紫外成分を含み、マウス胚等にダメージを与えてしまうため、この紫外成分を透過させなくするための光学部材等が必要となり、構成が複雑で高価なものとならざるを得なかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で透過像および蛍光像を同時に観察することが可能な顕微鏡および顕微鏡用の照明光を透過する光透過ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡は、透過照明用の光源と、前記光源を出射した照明光を観察対象の標本に結像させるコンデンサレンズと、前記照明光の光路上であって前記光源と前記コンデンサレンズとの間の光路上に位置し、前記照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち前記標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、前記励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で該励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、前記フィルタ保持部の周囲に位置し、前記励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記照明光の進行方向に沿って前記励起光フィルタの前段に設けられ、前記照明光の光量を調整可能な絞りをさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記照明光の進行方向に沿って前記絞りの前段に設けられ、前記励起光フィルタへ入射する前記照明光の光量を調整可能な第２絞りをさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記貫通孔は、前記フィルタ保持部の周囲の略全周にわたって形成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記貫通孔は、前記フィルタ保持部の周囲の一部に形成されたことを特徴とする。

本発明に係る顕微鏡は、透過照明用の光源と、前記光源を出射した照明光を観察対象の標本に結像するコンデンサレンズと、前記照明光の光路上であって前記光源と前記コンデンサレンズとの間の光路上に位置し、前記照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち前記標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、前記励起光フィルタの周囲近傍を周回するように並べて配置され、各々が前記励起光フィルタを透過する励起光の進行方向と略平行な方向へ向けて補助光を照射する複数の補助光源と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記複数の補助光源の一部のみを点灯させることが可能であることを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡は、上記発明において、前記複数の補助光源の照射方向を変更可能であることを特徴とする。

本発明に係る光透過ユニットは、外部から入射した光の波長成分のうち蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、前記励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で該励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、前記フィルタ保持部の周囲に位置し、前記励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る光透過ユニットは、上記発明において、前記励起光フィルタの入射面と対向して設けられ、当該光透過ユニットへ入射する光の光量を調整する絞りをさらに備えたことを特徴とする。

本発明に係る光透過ユニットは、外部から入射した光の波長成分のうち蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、前記励起光フィルタの周囲近傍を周回するように並べて配置され、前記励起光フィルタの出射面側から前記励起光の進行方向と略平行な方向に沿って補助光を照射する複数の補助光源と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、透過照明による照明光の一部を励起光として使用するため、簡易な構成で透過像および蛍光像を同時に観察することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光透過ユニットの構成を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光透過ユニットの構成を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る光透過ユニットの構成を模式的に示す図である。図５は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光透過ユニットの構成を模式的に示す図である。図６は、本発明の実施の形態２に係る光透過ユニットの構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る顕微鏡の構成を示す図である。同図に示す顕微鏡１は、透過照明系を有する倒立顕微鏡である。顕微鏡１は、透過照明系として、光源２と、光源２からの照明光を集光するコレクタレンズ３と、コレクタレンズ３を通過した照明光を反射して入射方向と直交する方向（図の下方）へ出射する反射ミラー４とを有する。光源２としては、例えば通常の透過照明系で使用されるハロゲンランプを適用することができる。

顕微鏡１は、反射ミラー４で反射された照明光を透過する光透過ユニット５と、光透過ユニット５が透過した光を集光して観察対象の標本Ｓｐに結像させるコンデンサレンズレンズ６と、標本Ｓｐを収容する容器１００を載置するステージ７と、ステージ７の下方に近接して配置される対物レンズ８と、対物レンズ８を通過した光のうち励起光の波長を含む所定の波長成分の光のみを通過させてそれ以外の波長成分の光を吸収する吸収フィルタ９と、吸収フィルタ９を通過した光を斜め上方へ反射する反射ミラー１０と、反射ミラー１０が反射した光を結像する結像レンズ１１と、結像レンズ１１を通過した光を集光する接眼レンズ１２と、を有する。

図２は、光透過ユニット５の構成を示す図である。図３は、図２の縦断面図である。光透過ユニット５は、略円盤状をなし、標本Ｓｐに含まれる蛍光物質を励起して所定の波長（蛍光波長）を有する蛍光を発生させる励起光のみを透過可能な励起光フィルタ５１と、励起光フィルタ５１を中心部で保持する保持部材５２と、照明光の光路上であって該光路に対して励起光フィルタ５１の前段に設けられ、透過する照明光の光量を調節可能な絞り５３とを有する。励起光フィルタ５１および絞り５３の中心は、顕微鏡１の光学系の光軸Ｌを通過する。

保持部材５２は、励起光フィルタ５１の入射面５１ａおよび出射面５１ｂを露出させた状態で保持するフィルタ保持部５２１を有する。フィルタ保持部５２１は、励起光フィルタ５１を載置する載置部５２２を有する。励起光フィルタ５１は、嵌合または接着等によってフィルタ保持部５２１に固着されている。フィルタ保持部５２１には、励起光の進行方向に沿って貫通し、励起光フィルタ５１を透過した励起光が伝播するための貫通孔５２３が形成されている。フィルタ保持部５２１の周囲には、励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通し、励起光フィルタ５１の外周側を通過した照明光が伝播するための貫通孔５２４が略全周にわたって形成されている。

絞り５３は、開閉具合を調整するつまみ５３１を有する。顕微鏡１のユーザは、つまみ５３１を操作することによって絞り５３の開閉具合を調整することにより、保持部材５２の貫通孔５２４を通過する照明光の光量を調整する。つまり、励起光フィルタ５１を通過しない、該励起光フィルタ５１の外周を通過する照明光の光量が調整可能となる。なお、絞り５３を反射ミラー４の前段に配置してもよいし、保持部材５２の後段に配置してもよい。なお、つまみ５３１は必ずしも必要ではなく、絞り５３の開閉具合を調整できればよい。また、絞り５３は、通常の顕微鏡に配置されている視野絞りで代用すれば、新たに設けなくてもよい。

光透過ユニット５は、保持部材５２と絞り５３とが一体化した構成を有していてもよい。また、光透過ユニット５をコンデンサレンズ６を収容するコンデンサレンズユニット（図示せず）に取り付けるようにしてもよい。なお、保持部材５２は必ずしも必要ではなく、顕微鏡１の光学系の光軸Ｌ上に励起光フィルタ５１を配置することができればよい。

以上の構成を有する光透過ユニット５を有する顕微鏡１によれば、透過照明の照明光から蛍光を励起させる励起光を抽出して照射するとともに、励起光フィルタ５１を通過しない透過照明の照明光を同時に照射することができる。また、励起光フィルタ５１を通過しない透過照明の照明光の光量のみを調整することができるため、蛍光像の観察を容易に行うことができる。また、透過照明の照明光を励起光の周囲からコンデンサレンズ６に入射させるため、透過照明の偏射効果によって標本Ｓｐの形状を把握しやすくなる。特に、標本Ｓｐが細胞であるような場合、その標本（細胞）をより立体的に浮かび上がらせることが可能でとなる。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、照明光の光路上であって光源とコンデンサレンズとの間の光路上に位置し、照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、この励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、フィルタ保持部の周囲に位置し、励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、を備えているため、標本に照射する透過照明による照明光の一部を励起光とすることができる。したがって、簡易な構成で透過像および蛍光像を同時に観察することが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、水銀ランプなど蛍光観察用光源を有する高価な落射蛍光光学系を設けずに済むため、透過像および蛍光像を同時に観察することが可能な顕微鏡を廉価で提供することができる。

ところで、本実施の形態１では、光源として通常の透過光源と同様にハロゲンランプを適用可能であった。このハロゲンランプの光は紫外成分を含まないため、顕微鏡に紫外成分を除去するためのフィルタを設ける必要がない。したがって、光源としてハロゲンランプを適用すれば、顕微鏡の構成を一段と簡略化することが可能である。なお、ハロゲンランプに限らず、紫外成分を含まないＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源などを使用しても同様の効果を得ることができる。

（変形例）
図４は、本実施の形態１の変形例１に係る光透過ユニットの構成を示す図である。同図に示す光透過ユニット１３は、励起光フィルタ５１と、保持部材５２と、絞り５３と、光路絞り５３の中心軸（顕微鏡に設置された場合の光軸Ｌと一致）上で照明光の進行方向に対して前段側に設けられ、励起光フィルタ５１へ照射する照明光の光量を調整可能な第２絞り１４と、を有する。

第２絞り１４は、つまみ１４１を有している。光透過ユニット１３を備えた顕微鏡のユーザは、つまみ１４１を操作することによって励起光フィルタ５１へ照射する照明光の光量を調整することができる。特に、第２絞り１４を完全に閉じることにより、励起光フィルタ５１に対して照明光を完全に遮断することができる。第２絞り１４を完全に閉じた場合には、励起光フィルタ５１を通過しない透過照明の照明光のみをコンデンサレンズ６に入射させることができる。

図５は、本実施の形態２の変形例２に係る光透過ユニットの構成を示す図である。同図に示す光透過ユニット１５は、励起光フィルタ５１と、保持部材１６とを有する。保持部材１６は、励起光フィルタ５１を保持するフィルタ保持部１６１を有する。フィルタ保持部１６１は、実施の形態１で説明したフィルタ保持部５２１と同様に、励起光フィルタ５１を載置して固着する載置部を有するとともに、高さ方向に貫通して励起光フィルタ５１を透過した励起光が伝播するための貫通孔が形成されている（図示せず）。

励起光フィルタ５１の周囲には、高さ方向に貫通し、励起光フィルタ５１の外周側を通過した照明光の光路をなす貫通孔１６２がその周囲の略半周にわたって形成されている。なお、貫通孔が形成される領域は、励起光フィルタ５１の周囲の一部であってもよい。また、貫通孔が形成される領域を励起光フィルタ５１の外周側で変更できるようにしてもよい。

以上説明した本実施の形態１の変形例１および２が、実施の形態１と同様の効果を奏することはいうまでもない。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る顕微鏡が有する光透過ユニットの構成を模式的に示す図である。なお、本実施の形態２において、光透過ユニットを除く顕微鏡の構成は、上述した顕微鏡１の構成と同様である。このため、以下の説明において、顕微鏡１の構成要素と対応する構成要素には、同じ符号を付すこととする。

図６に示す光透過ユニット１７は、励起光フィルタ５１と、励起光フィルタ５１を保持する保持部材１８とを有する。

保持部材１８は、フィルタ保持部１８１と、フィルタ保持部１８１の周囲に設けられ、補助光をそれぞれ発生する複数の補助光源２００を保持する光源保持部１８２とを有する。補助光源２００が発生する補助光は、光源２が発生する照明光と同様の波長成分を有していることが望ましく、例えば紫外成分を含まないＬＥＤ光源などである。これにより、補助光源２００が発生した補助光は、光源２が照射した照明光と同等なものとなる。

光源保持部１８２は、複数の補助光源２００を、フィルタ保持部１８１の周りを周回するように並べて保持している。補助光源２００は、図示しない顕微鏡の制御部と電気的に接続されており、制御部の制御のもとで点滅動作および光量の調整を行う。この際、制御部は、複数の補助光源２００のうち一部の補助光源２００のみを点灯させるような制御を行うことも可能である。これにより、特定の方向からの照明光を照射することが可能となり、細胞をより立体的に浮かび上がらせることが可能となる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、補助光源によって透過照明の偏射効果を一段と生じさせることができる。また、偏射効果の調整が可能であるため、上述した実施の形態１と同様に、水銀ランプなど蛍光観察用光源を有する高価な落射蛍光光学系を用いることなく、簡易な構成で透過像および蛍光像を同時に観察することができる。

なお、本実施の形態２において、補助光源２００の照射角度を自動または手動で変更できるようにすることも可能である。このうち、自動で照射角度を変更できるようにする場合には、各補助光源２００を駆動する駆動部を設け、制御部の制御のもとで照射角度を変更するようにすればよい。

ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は、上述した二つの実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、本発明は、正立顕微鏡に対しても適用可能である。この場合には、正立顕微鏡の透過照明光学系上に光透過ユニットを配置すればよい。

また、本発明に係る顕微鏡にマイクロマニピュレータシステムを搭載すれば、インジェクション等の処理を迅速かつ正確に行うことができる（マイクロマニピュレータシステムについては、例えば特開２００６−２５１５５９号公報を参照）。

このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において様々な実施の形態等を含みうるものである。

１顕微鏡
２光源
３コレクタレンズ
４、１０反射ミラー
５、１３、１５、１７光透過ユニット
６コンデンサレンズ
７ステージ
８対物レンズ
９吸収フィルタ
１１結像レンズ
１２接眼レンズ
１４第２絞り
１６、１８、５２保持部材
５１励起光フィルタ
５１ａ入射面
５１ｂ出射面
５３絞り
１４１、５３１つまみ
１６１、１８１、５２１フィルタ保持部
１６２、５２３、５２４貫通孔
１８２光源保持部
２００補助光源
５２２載置部
Ｌ光軸
Ｓｐ標本

Claims

透過照明用の光源と、
前記光源を出射した照明光を観察対象の標本に結像させるコンデンサレンズと、
前記照明光の光路上であって前記光源と前記コンデンサレンズとの間の光路上に位置し、前記照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち前記標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、
前記励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で該励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、前記フィルタ保持部の周囲に位置し、前記励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
前記照明光の進行方向に沿って前記励起光フィルタの前段に設けられ、前記照明光の光量を調整可能な絞りをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
前記照明光の進行方向に沿って前記絞りの前段に設けられ、前記励起光フィルタへ入射する前記照明光の光量を調整可能な第２絞りをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡。
前記貫通孔は、
前記フィルタ保持部の周囲の略全周にわたって形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
前記貫通孔は、
前記フィルタ保持部の周囲の一部に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡。
透過照明用の光源と、
前記光源を出射した照明光を観察対象の標本に結像するコンデンサレンズと、
前記照明光の光路上であって前記光源と前記コンデンサレンズとの間の光路上に位置し、前記照明光の一部が入射可能であり、該入射した照明光の波長成分のうち前記標本に含まれる蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、
前記励起光フィルタの周囲近傍を周回するように並べて配置され、各々が前記励起光フィルタを透過する励起光の進行方向と略平行な方向へ向けて補助光を照射する複数の補助光源と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
前記複数の補助光源の一部のみを点灯させることが可能であることを特徴とする請求項６に記載の顕微鏡。
前記複数の補助光源の照射方向を変更可能であることを特徴とする請求項６または７に記載の顕微鏡。
外部から入射した光の波長成分のうち蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、
前記励起光フィルタの入射面および出射面を露出させた状態で該励起光フィルタを保持するフィルタ保持部を有するとともに、前記フィルタ保持部の周囲に位置し、前記励起光フィルタが透過する励起光の進行方向と略平行な方向に沿って貫通する貫通孔が形成された保持部材と、
を備えたことを特徴とする光透過ユニット。
前記励起光フィルタの入射面と対向して設けられ、当該光透過ユニットへ入射する光の光量を調整する絞りをさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の光透過ユニット。
外部から入射した光の波長成分のうち蛍光物質を励起して所定の波長を有する蛍光を発生させる励起光の波長成分のみを透過可能な励起光フィルタと、
前記励起光フィルタの周囲近傍を周回するように並べて配置され、前記励起光フィルタの出射面側から前記励起光の進行方向と略平行な方向に沿って補助光を照射する複数の補助光源と、
を備えたことを特徴とする光透過ユニット。