JP2013214102A - Centrifugal microscope - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To confirm a state of a sample in a reaction process of decomposition or synthesis with video of stable imaging quality at a high frame rate in real time and to perform fluorescence observation in a centrifugal microscope.SOLUTION: On a rotary table 4, as fluorescence observation means, a centrifuge microscope mounts: a lighting device 41 arranged opposing to a rotation axis direction of a reaction device 6 and the rotary table 4; an objective lens 8a which emits excited light from the lighting device 41 onto a sample of the reaction device 6; and a dichroic beam splitter 14 which transmits the excited light from the lighting device 41 and which reflects fluorescence reflected from the sample of the reaction device 6 and transmits the fluorescence to a CCD camera 10.

Description

本発明は、サンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質を分離、分析あるいは合成させる装置であって、特に、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプルの状態をリアルタイムで目視により確認することが可能な遠心顕微鏡に関するものである。   The present invention is an apparatus for separating, analyzing, or synthesizing a predetermined substance from a sample by applying a centrifugal force to the sample. In particular, the state of the sample during the separation reaction or the synthesis reaction is measured in real time. The present invention relates to a centrifugal microscope that can be visually confirmed.

従来から、反応器内のサンプルに遠心力を作用させることにより、このサンプルから所定の物質(液体、固体、気体、混合体など)を分離あるいは合成させるための各種の遠心装置(例えば、遠心分離装置)や方法が知られており、これらの遠心装置や方法により、様々な工業製品や医薬品などの精製、あるいは半製品や試薬からの不純物の除去などが行われている。   Conventionally, various centrifuges (for example, centrifugal separation) for separating or synthesizing a predetermined substance (liquid, solid, gas, mixture, etc.) from this sample by applying a centrifugal force to the sample in the reactor. Devices) and methods are known, and these centrifugal devices and methods are used to purify various industrial products and pharmaceuticals, or to remove impurities from semi-finished products and reagents.

例えば、特許文献1には、遠心分離装置上で血液から血漿または血清を分離して精製し、当該血漿または血清を各種の試薬と混合する血液分析装置(チップ型反応器)が一例として開示されている。特許文献2には、液体の流れが、回転によって生じる求心力によって動かされることを利用して、液体を混合するミクロシステム(ミクロ分析を行うための遠心装置および方法)が一例として開示されている。特許文献3には、臨床診断のための血液サンプルを処理し、例えば、血球量(赤血球数や白血球数など)を測定するために、流体回路が設けられた回転型光バイオディスクが一例として開示されている。なお、かかる回転型光バイオディスクは、所定の光読取装置にロードされ、所定回転速度で所定時間だけ回転処理される。特許文献4には、生体サンプル混合物から負に帯電した小さい有機分子を除去するための方法および当該方法に使用される回転ディスク型反応器(デバイス)が一例として開示されている。特許文献5には、遠心分離装置の回転により生ずる遠心力をもって、少なくとも1種類以上の微粒子からなる粉体と、試料基板上の被付着材粒子間の非静電的付着力を推定する粉体の付着力測定装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses as an example a blood analyzer (chip-type reactor) that separates and purifies plasma or serum from blood on a centrifuge and mixes the plasma or serum with various reagents. ing. Patent Document 2 discloses, as an example, a microsystem (a centrifugal apparatus and a method for performing microanalysis) that mixes liquid by utilizing the fact that the flow of the liquid is moved by centripetal force generated by rotation. Patent Document 3 discloses, as an example, a rotating optical biodisk provided with a fluid circuit in order to process a blood sample for clinical diagnosis and measure, for example, the amount of blood cells (red blood cell count, white blood cell count, etc.). Has been. Such a rotating optical bio-disc is loaded into a predetermined optical reader and rotated at a predetermined rotational speed for a predetermined time. Patent Document 4 discloses, as an example, a method for removing small negatively charged organic molecules from a biological sample mixture and a rotating disk reactor (device) used in the method. Patent Document 5 discloses a powder that estimates a non-electrostatic adhesion force between a powder composed of at least one kind of fine particles and an adherent material particle on a sample substrate with a centrifugal force generated by rotation of a centrifugal separator. An adhesive force measuring apparatus is disclosed.

ここで、これらの回転型の反応器を用いてサンプルに対する分離作業などを行う場合、この反応器を回転させると同時に、かかる作業中、反応器内の物質移動状態や、反応状態を観察(確認)しておく必要がある。特に、特許文献5のような付着性粒子の付着力を測定する場合には、遠心前後の粒子数を測定する手段に加えて、粒子が剥離する場合の遠心力をリアルタイムで把握できる方法が望まれる。この場合、細胞のように、周辺環境によってその付着性を変化させるような付着性粒子の付着力測定には、遠心力と共にその状態の変化を観察する手法が必要である。   Here, when performing separation work on a sample using these rotary reactors, the reactor is rotated, and at the same time, the mass transfer state and reaction state in the reactor are observed (confirmed) during the work. ) Need to be kept. In particular, when measuring the adhesive force of adhesive particles as in Patent Document 5, in addition to means for measuring the number of particles before and after centrifugation, a method capable of grasping in real time the centrifugal force when the particles peel is desired. It is. In this case, a method of observing the change of the state together with the centrifugal force is necessary for measuring the adhesive force of the adhesive particles that change its adhesiveness depending on the surrounding environment, such as a cell.

このような観察機構が備えられた遠心装置として、例えば、特許文献6には、回転するロータに設けられた試料室が対物レンズの光軸を横切るように配設され、パルス発光光源の発光によって試料室の回転にかかわらず観察像を停止させないようにした遠心顕微鏡が開示されている。また、特許文献7〜9には、回転ディスク上の試料室(反応器)が、その光軸を横切るように配置される対物レンズを有する偏光観察用光学系(偏光観察用光学機構)と、試料室が対物レンズの光軸を横切るタイミングでレーザを偏光観察用光学系へ発光する光源とが備えられた遠心顕微鏡が一例として開示されている。   As a centrifugal apparatus equipped with such an observation mechanism, for example, in Patent Document 6, a sample chamber provided in a rotating rotor is disposed so as to cross the optical axis of an objective lens, and light emission from a pulsed light source is performed. A centrifugal microscope is disclosed in which the observation image is not stopped regardless of the rotation of the sample chamber. In Patent Documents 7 to 9, a polarization observation optical system (polarization observation optical mechanism) having an objective lens disposed so that the sample chamber (reactor) on the rotating disk crosses the optical axis thereof, and A centrifugal microscope provided with a light source that emits laser light to an optical system for polarization observation at a timing when the sample chamber crosses the optical axis of the objective lens is disclosed as an example.

また、本出願人は、観察機構が備えられた遠心装置として、特許文献10に記載されたものを既に出願している。この特許文献10の可視下遠心装置及び観察装置は、分離あるいは合成の反応中におけるサンプルの状態を、高フレームレートで安定した高画質の映像でリアルタイムに確認することが可能な可視下遠心装置であって、回転軸を中心に回転する回転盤と、回転盤に配設されてサンプルを収容して回転盤と共に回転する反応器と、反応器内におけるサンプルの状態を観察するための顕微鏡とを具備し、反応器内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、サンプルから所定の物質を分離あるいは合成可能とし、また、反応器内のサンプル状態を観察可能となるように、回転盤に、反応器内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイスと、撮像デバイスで撮影された顕微鏡画像の撮映像をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイスとを配設している。   In addition, the present applicant has already filed an application described in Patent Document 10 as a centrifuge provided with an observation mechanism. The visible centrifuge and the observation device of Patent Document 10 are visible centrifuges capable of confirming the state of a sample during a separation or synthesis reaction in real time with a stable and high-quality image at a high frame rate. A rotating disk that rotates about a rotation axis, a reactor that is disposed on the rotating disk and that contains a sample and rotates together with the rotating disk, and a microscope for observing the state of the sample in the reactor. It is possible to separate or synthesize a predetermined substance from the sample by applying a centrifugal force to the sample in the reactor, and also to observe the sample state in the reactor. An imaging device for taking a microscopic image of the sample in the reactor, and wirelessly transmitting the video of the microscopic image taken by the imaging device as a moving image in real time It is disposed and video wireless transmission device for.

特開2004−109099号公報JP 2004-109099 A 特表2003−533682号公報Special table 2003-533682 gazette 特表2005−509882号公報JP 2005-509882 Gazette 特表2006−501805号公報Special table 2006-501805 gazette 特開2006−220472号公報JP 2006-220472 A 特開昭63−250615号公報JP-A 63-250615 特開平11−109245号公報JP-A-11-109245 特開平11−258509号公報JP-A-11-258509 特開平11−258511号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-258511 国際公開WO2008/078475号公報International Publication WO2008 / 078475

ところで、観察の対象となるサンプルによっては、特定波長の光を照射(励起)したときに発生する蛍光現象を観察することで、このサンプルの挙動を効果的に知ることができる。この場合、特に良質な蛍光観察像を得るには、効果的な励起光の照射と、高感度観察のための光路設計(蛍光光学系)を実現する必要がある。このような蛍光光学系には、特定波長を発生するための励起光源、サンプルからの蛍光を励起光と分離して撮像デバイスへ送るスプリッタなどが必要である。しかし、上述した各特許文献の技術では、これらをコンパクトに、且つ、高剛性に実現することが難しく、回転ディスク上に顕微鏡を搭載する機構では、蛍光観察機能を有する遠心顕微鏡の実現は困難であった。   By the way, depending on the sample to be observed, the behavior of this sample can be known effectively by observing the fluorescence phenomenon that occurs when light of a specific wavelength is irradiated (excited). In this case, in order to obtain a particularly good quality fluorescence observation image, it is necessary to realize effective excitation light irradiation and optical path design (fluorescence optical system) for high-sensitivity observation. Such a fluorescence optical system requires an excitation light source for generating a specific wavelength, a splitter for separating the fluorescence from the sample from the excitation light and sending it to the imaging device. However, it is difficult to realize these in a compact and high-rigidity state with the technologies of the above-mentioned patent documents, and it is difficult to realize a centrifugal microscope having a fluorescence observation function with a mechanism in which a microscope is mounted on a rotating disk. there were.

また、特許文献6〜9に開示された遠心顕微鏡(遠心装置)においては、回転ディスクの外に偏光観察用光学機構を配置し、この回転ディスクの回転に同期して発光する発光源によってサンプルの状態を観察する場合、回転ディスクの回転に応じたコマの観察しかできないことになる。即ち、回転ディスクが1秒間に1回転する構成の遠心顕微鏡(遠心装置)の場合、1秒間に1コマの観察が限界であるという問題があった。また、回転ディスク上へ顕微鏡を配置すると、この顕微鏡の鏡筒に遠心力が作用されるため、鏡筒の振動が大きくなり、安定した観察を行うことが困難となる他、画像を撮影するためのカメラに対しても、反応器と同様の遠心力が作用されるため、カメラの動作が不安定となるという問題があった。特に、観察光の微弱なサンプルの蛍光観察などの場合、像のコントラスト(信号比S/N)を向上するためにシャッタースピードを遅くして像の明るさを確保する必要があるが、回転同期では、サンプルが常にレンズに対して動いているため、シャッタースピードを遅くすると像のブレが大きくなるという問題がある。   In addition, in the centrifugal microscopes (centrifugal devices) disclosed in Patent Documents 6 to 9, a polarization observation optical mechanism is disposed outside the rotating disk, and the sample is emitted by a light source that emits light in synchronization with the rotation of the rotating disk. When observing the state, only the frame corresponding to the rotation of the rotating disk can be observed. In other words, in the case of a centrifugal microscope (centrifuge) configured so that the rotating disk rotates once per second, there is a problem that observation of one frame per second is the limit. In addition, if a microscope is placed on a rotating disk, centrifugal force is applied to the microscope's lens barrel, which increases the vibration of the lens barrel, making it difficult to perform stable observation, and for taking images. Since the same centrifugal force as that of the reactor is applied to this camera, there has been a problem that the operation of the camera becomes unstable. In particular, in the case of fluorescent observation of a sample with weak observation light, it is necessary to slow down the shutter speed to ensure image brightness in order to improve the image contrast (signal ratio S / N). However, since the sample always moves with respect to the lens, there is a problem that blurring of the image becomes large when the shutter speed is slowed down.

本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することが可能であると共に、蛍光観察を可能とする遠心顕微鏡を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and its purpose is to confirm the state of the sample in the reaction process of separation or synthesis in real time with a stable image quality image at a high frame rate (number of frames). An object of the present invention is to provide a centrifugal microscope capable of performing fluorescence observation.

このような目的を達成するために、本発明に係る遠心顕微鏡は、回転可能な回転盤と、前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、前記回転盤の中央部に配設されて前記回転盤と共に回転して前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、を備える遠心顕微鏡において、前記反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設け、前記蛍光観察手段は、前記回転盤に配設される半導体レーザーを用いる光源と、前記光源からの励起光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、前記光源からの励起光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、を有し、前記分光器と前記撮像デバイスとの間に、前記分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタが配設される、ことを特徴とするものである。   In order to achieve such an object, a centrifugal microscope according to the present invention includes a rotatable turntable, a reactor disposed on the outer peripheral side of the turntable and containing a sample, and a central portion of the turntable. And an imaging device capable of imaging the sample state of the reactor by rotating together with the turntable, and provided with a fluorescence observation means capable of observing fluorescence of the sample of the reactor. The observation means includes a light source using a semiconductor laser disposed on the rotating plate, an objective lens that irradiates the sample of the reactor with excitation light from the light source, and transmits the excitation light from the light source, A spectroscope that splits the fluorescence generated from the sample of the reactor with the excitation light and refracts it to send it to the imaging device, and the reflection by the spectroscope between the spectroscope and the imaging device Excitation light removing filter for removing excitation light is disposed from, it is characterized in.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記反応器が前記回転盤上に支持され、前記光源が前記回転盤の上方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能であることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, the reactor is supported on the turntable, the light source is disposed above the turntable, and excitation light can be incident on the sample of the reactor from the light source. It is characterized by being.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能であることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, the reactor is supported above the rotating disk, the light source is disposed below the rotating disk, and the excitation light is emitted from the light source toward the sample of the reactor. It is characterized by being possible.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器と前記対物レンズと前記反応器が前記回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設されると共に、前記分光器と前記励起光除去フィルタと前記撮像デバイスが前記回転盤の径方向に沿って直列に配設されることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, the light source, the spectroscope, the objective lens, and the reactor are arranged in series along the rotation axis direction of the rotating disk, and the spectroscope and the excitation light removal filter And the imaging device are arranged in series along the radial direction of the rotating disk.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器との間に、絞り系と集光光学系が配設されることを特徴ことを特徴としている。   The centrifugal microscope according to the present invention is characterized in that an aperture system and a condensing optical system are disposed between the light source and the spectroscope.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記対物レンズとの間に集光光学系が配設され、該集光光学系は、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを有することを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, a condensing optical system is disposed between the light source and the objective lens, and the condensing optical system includes a plurality of condensing lenses disposed in series in the irradiation direction of the excitation light. It is characterized by having.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器との間に、前記光源から照射される励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する1つまたは2つ以上の励起光除去フィルタが配設されることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, one or more excitations that remove excitation light in a range that enters the fluorescence wavelength region from excitation light emitted from the light source between the light source and the spectroscope. A light removal filter is provided.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記対物レンズと前記反応器との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、該蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップが配設されることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, a fluorescence observation fluid is filled between the objective lens and the reactor, and a cap for preventing leakage and scattering of the fluorescence observation fluid is disposed. It is a feature.

本発明に係る遠心顕微鏡では、前記対物レンズは、開口数が0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離が0.2〜18.0mmの範囲に設定されることを特徴としている。   In the centrifugal microscope according to the present invention, the objective lens has a numerical aperture in the range of 0.3 to 1.3 and a working distance in the range of 0.2 to 18.0 mm. .

本発明の遠心顕微鏡によれば、回転盤の外周側にサンプルを収容する反応器を配設する一方、回転盤の中央部に反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスを配設し、反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設け、蛍光観察手段として、回転盤に反応器と回転盤の回転軸方向に対向して配設される半導体レーザーを用いる光源と、光源からの励起光を反応器のサンプルに照射する対物レンズと、光源からの励起光を透過する一方、反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して蛍光を反射して撮像デバイスに送る分光器とを設け、分光器と撮像デバイスとの間に分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタを配設している。従って、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することができると共に、明るい画像で蛍光観察を行うことができる。また、光源からの励起光が、分光器を透過し、対物レンズにより反応器のサンプルに照射されると、反応器のサンプルから反射した蛍光が生じ、この蛍光が分光器により反射して撮像デバイスに送られることとなり、装置のコンパクト化を可能としながらも、高精度な蛍光観察を行うことができる。また、分光器で反射された蛍光に励起光が混在したとしても、この励起光が励起光除去フィルタにより除去されて撮像デバイスに送られることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。   According to the centrifugal microscope of the present invention, the reactor for accommodating the sample is disposed on the outer peripheral side of the rotating disk, while the imaging device capable of imaging the sample state of the reactor is disposed in the central part of the rotating disk, A fluorescence observation means capable of fluorescence observation of the sample of the vessel is provided, and as the fluorescence observation means, a light source using a semiconductor laser disposed on the rotary disk facing the reactor and the rotation axis direction of the rotary disk, and excitation from the light source The objective lens that irradiates the sample of the reactor and the excitation light from the light source are transmitted, while the fluorescence generated from the sample of the reactor is split with the excitation light and refracted to reflect the fluorescence and send it to the imaging device A spectroscope is provided, and an excitation light removal filter that removes excitation light from reflected light from the spectroscope is disposed between the spectroscope and the imaging device. Accordingly, the state of the sample in the reaction process of separation or synthesis can be confirmed in real time with a stable image quality at a high frame rate (frame number), and fluorescence observation can be performed with a bright image. In addition, when excitation light from the light source passes through the spectrometer and is irradiated onto the reactor sample by the objective lens, fluorescence reflected from the reactor sample is generated, and this fluorescence is reflected by the spectrometer and the imaging device. Therefore, it is possible to perform fluorescence observation with high accuracy while making the apparatus compact. Further, even if excitation light is mixed with the fluorescence reflected by the spectroscope, this excitation light is removed by the excitation light removal filter and sent to the imaging device, and a highly accurate fluorescence image can be obtained.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、反応器を回転盤上に支持し、光源を回転盤の上方に配設し、光源から反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能とするので、装置を全て回転盤上に配設することで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。   According to the centrifugal microscope according to the present invention, the reactor is supported on the rotating disk, the light source is disposed above the rotating disk, and the excitation light can be incident on the sample of the reactor from the light source. By disposing all of them on the turntable, the apparatus can be made compact.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、反応器を回転盤の上方に支持し、光源を回転盤の下方に配設し、光源から反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能とするので、光源を回転盤の下方に配設する一方、その他の装置を回転盤上に配設することで、サンプルへのアクセスを容易化し、且つ、対物レンズとサンプル間の作動距離を短くすることができ、対物レンズの開口率を向上することができるため、明るい観察を可能とすることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。   According to the centrifugal microscope according to the present invention, the reactor is supported above the rotating disk, the light source is disposed below the rotating disk, and the excitation light can be emitted from the light source toward the sample of the reactor. By arranging the light source below the turntable while arranging other devices on the turntable, it is possible to facilitate access to the sample and shorten the working distance between the objective lens and the sample. In addition, since the aperture ratio of the objective lens can be improved, bright observation can be achieved and the apparatus can be made compact.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器と対物レンズと反応器を回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設すると共に、分光器と励起光除去フィルタと撮像デバイスを回転盤の径方向に沿って直列に配設するので、光源、分光器、対物レンズ、反応器、励起光除去フィルタ、撮像デバイスを回転盤に効率良く配設することで、装置のコンパクト化及び高剛性化を可能とすることができる。   According to the centrifugal microscope according to the present invention, the light source, the spectroscope, the objective lens, and the reactor are arranged in series along the rotation axis direction of the rotating disk, and the spectroscope, the excitation light removing filter, and the imaging device are arranged on the rotating disk. Since the light source, spectroscope, objective lens, reactor, excitation light removal filter, and imaging device are efficiently arranged on the rotating disk, the device is compact and highly rigid. Can be made possible.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器との間に絞り系と集光光学系を配設するので、光源からの励起光は、絞り系により絞られ、集光光学系により対物レンズのバックフォーカス近傍に集光することとなり、サンプル面に均一な励起光の照射を達成すると共に、コンパクトな光路設計を可能とすることができ、また、均一で、且つ、高光量の励起光を確保することができる。   According to the centrifugal microscope of the present invention, the diaphragm system and the condensing optical system are disposed between the light source and the spectroscope, so that the excitation light from the light source is constricted by the diaphragm system, and the objective is collected by the condensing optical system. Focusing is performed near the back focus of the lens, so that uniform excitation light irradiation can be achieved on the sample surface, and a compact optical path design can be achieved, and uniform and high-intensity excitation light can be achieved. Can be secured.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と対物レンズとの間に集光光学系を配設し、この集光光学系として、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを設けるので、複数の集光レンズにより光源から焦点距離までの距離を短くすることで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。   According to the centrifugal microscope of the present invention, a condensing optical system is disposed between the light source and the objective lens, and a plurality of condensing lenses arranged in series in the irradiation direction of the excitation light as the condensing optical system. Therefore, the apparatus can be made compact by shortening the distance from the light source to the focal length by using a plurality of condensing lenses.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器との間に励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する1つまたは2つ以上の励起光除去フィルタを配設するので、光源から照射された励起光は、その蛍光の波長領域に入った範囲が複数の除去フィルタにより除去されて反応器のサンプルに照射されることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。   According to the centrifugal microscope of the present invention, one or more excitation light removal filters for removing excitation light in a range that enters the fluorescence wavelength region from excitation light are disposed between the light source and the spectroscope. Therefore, the excitation light irradiated from the light source is irradiated to the sample of the reactor by removing the range in the fluorescence wavelength region by a plurality of removal filters, and a highly accurate fluorescent image can be obtained. .

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、対物レンズと反応器との間に、蛍光観察用流体を充填すると共に、蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップを配設するので、蛍光観察用流体により高精度な蛍光画像を得ることができると共に、キャップによりこの蛍光観察用流体の漏洩や飛散を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。   According to the centrifugal microscope according to the present invention, the fluorescence observation fluid is filled between the objective lens and the reactor, and the cap for preventing leakage and scattering of the fluorescence observation fluid is disposed. A highly accurate fluorescent image can be obtained with the fluid, and the cap can prevent leakage and scattering of the fluorescence observation fluid, thereby improving the reliability of the apparatus.

本発明に係る遠心顕微鏡によれば、対物レンズの開口数を0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離が0.2〜18.0mmの範囲に設定するので、落射タイプの顕微鏡の蛍光画像の高い解像度と装置の高い操作性の両立を可能とすることができる。   According to the centrifugal microscope according to the present invention, the numerical aperture of the objective lens is set in the range of 0.3 to 1.3 and the working distance is set in the range of 0.2 to 18.0 mm. It is possible to achieve both high resolution of the fluorescent image and high operability of the apparatus.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of a centrifugal microscope according to the first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における固定部品の内部の構成を説明するための部分構成図である。FIG. 2 is a partial configuration diagram for explaining an internal configuration of a fixed component in the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図3は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡の全体構成例を上から見た上面図である。FIG. 3 is a top view of the entire configuration example of the centrifugal microscope according to the first embodiment viewed from above. 図4は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図5は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡にスピンドルユニットを装着させた状態の遠心顕微鏡の全体斜視図である。FIG. 5 is an overall perspective view of the centrifugal microscope in a state where the spindle unit is mounted on the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図6は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における試料装着部の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a sample mounting portion in the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図7は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における流路形成チップの流路パターンを概略的に示す平面図である。FIG. 7 is a plan view schematically showing a flow path pattern of the flow path forming chip in the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図8は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における絞り系の縦断面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a diaphragm system in the centrifugal microscope according to the first embodiment. 図9は、本発明の第2の実施の形態に係る遠心顕微鏡の縦断面図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a centrifugal microscope according to the second embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第3の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing an example of the overall configuration of a centrifugal microscope according to the third embodiment of the present invention. 図11は、第3の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a centrifugal microscope according to the third embodiment. 図12は、第3の実施の形態の遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an optical path of the centrifugal microscope according to the third embodiment. 図13は、本発明の第4の実施の形態に係る遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an optical path of a centrifugal microscope according to the fourth embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第5の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図である。FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an essential part of a centrifugal microscope according to the fifth embodiment of the present invention. 図15−1は、第5の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。FIG. 15A is a graph illustrating an absorption wavelength region by the excitation light removal filter in the centrifugal microscope according to the fifth embodiment. 図15−2は、第5の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。FIG. 15-2 is a graph illustrating an absorption wavelength region by the excitation light removal filter in the centrifugal microscope according to the fifth embodiment. 図16は、本発明の第6の実施の形態に係る遠心顕微鏡における集光光学系の開口数と作動距離を表すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the numerical aperture and working distance of the condensing optical system in the centrifugal microscope according to the sixth embodiment of the present invention. 図17は、本発明の第7の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図である。FIG. 17 is a longitudinal sectional view of an essential part of a centrifugal microscope according to the seventh embodiment of the present invention. 図18−1は、第7の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。FIG. 18A is a longitudinal sectional view of an essential part showing a modification of the centrifugal microscope according to the seventh embodiment. 図18−2は、第7の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。FIG. 18-2 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a modification of the centrifugal microscope according to the seventh embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る遠心顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。   Exemplary embodiments of a centrifugal microscope according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図、図2は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における固定部品の内部の構成を説明するための部分構成図、図3は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡の全体構成例を上から見た上面図、図4は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図、図5は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡にスピンドルユニットを装着させた状態の遠心顕微鏡の全体斜視図、図6は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における試料装着部の縦断面図、図7は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における流路形成チップの流路パターンを概略的に示す平面図、図8は、第1の実施の形態の遠心顕微鏡における絞り系の縦断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of a centrifugal microscope according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the internal configuration of a fixed component in the centrifugal microscope of the first embodiment. FIG. 3 is a top view of the entire configuration example of the centrifugal microscope according to the first embodiment, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the centrifugal microscope according to the first embodiment. FIG. 6 is an overall perspective view of the centrifugal microscope in a state where the spindle unit is mounted on the centrifugal microscope of the first embodiment, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a sample mounting portion in the centrifugal microscope of the first embodiment. 7 is a plan view schematically showing a flow path pattern of a flow path forming chip in the centrifugal microscope of the first embodiment, and FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a diaphragm system in the centrifugal microscope of the first embodiment. is there.

第1の実施の形態に係る遠心顕微鏡は、サンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質を分離あるいは合成させる装置に、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプルの状態をリアルタイムで目視により確認することが可能なものである。   The centrifugal microscope according to the first embodiment allows a device that separates or synthesizes a predetermined substance from this sample by applying a centrifugal force to the sample, and indicates the state of the sample during the separation reaction or the synthesis reaction. It can be confirmed visually in real time.

図1から図5に示すように、第1の実施の形態に係る遠心顕微鏡Aは、所定の回転軸2を中心に回転する回転盤4と、回転盤4の外周部に配設されてサンプルを収容して回転盤4と共に回転する反応器6と、反応器6内におけるサンプルの状態を目視により観察するための顕微鏡8とから構成されている。そして、遠心顕微鏡Aは、反応器6内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質(液体、固体および気体、若しくはこれらの混合体など)を分離、あるいは、合成させている。   As shown in FIGS. 1 to 5, the centrifugal microscope A according to the first embodiment includes a rotating disk 4 that rotates around a predetermined rotating shaft 2, and a sample disposed on the outer periphery of the rotating disk 4. And a microscope 6 for visually observing the state of the sample in the reactor 6. The centrifugal microscope A then applies a centrifugal force to the sample in the reactor 6 to separate or synthesize a predetermined substance (liquid, solid and gas, or a mixture thereof) from the sample. I am letting.

なお、遠心顕微鏡Aの大きさや形状、具体的には、回転盤4の大きさや形状は、遠心分離あるいは遠心合成させるサンプルの性質や数などに応じて任意に設定すればよいが、本実施の形態においては、回転盤4が直径220mmの円盤として構成されている場合を、一例として想定する。また、反応器6は、その内部に所定のサンプルを収容し、サンプルを遠心分離反応あるいは遠心合成反応させることが可能であれば、その形態は特に限定されず、任意の形態を成す反応器6を選択して適用することができるが、本実施の形態においては、チップ型の反応器6が適用されている場合を、一例として想定する。そして、反応器6は、内部にサンプルを収容した状態で、回転盤4に対して固定され、回転盤4とともに回転している。   The size and shape of the centrifugal microscope A, specifically, the size and shape of the rotating disk 4 may be arbitrarily set according to the nature or number of samples to be centrifuged or centrifuged. In the embodiment, a case where the rotating disk 4 is configured as a disk having a diameter of 220 mm is assumed as an example. The reactor 6 accommodates a predetermined sample therein, and the form thereof is not particularly limited as long as the sample can be subjected to a centrifugal separation reaction or a centrifugal synthesis reaction, and the reactor 6 having an arbitrary form. However, in this embodiment, the case where the chip-type reactor 6 is applied is assumed as an example. The reactor 6 is fixed with respect to the rotating disk 4 and rotates together with the rotating disk 4 with the sample contained therein.

上述した遠心顕微鏡Aにおいて、顕微鏡8は、反応器6内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤4の所定位置(外周部)へ固定されている。この回転盤4には、顕微鏡8で捉えた反応器6内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス10と、撮像デバイス10で撮影された顕微鏡画像の撮影像を、リアルタイムで動画として無線により伝送するための映像無線伝送デバイス12が取付けられている。なお、本実施の形態において、顕微鏡8は、一例として、反応器6内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ8aと、対物レンズ8aが捉えた顕微鏡画像を撮像デバイス10まで伝達するための光路が内部に形成された鏡筒8bとを備えて構成されている。また、撮像デバイス10には、顕微鏡8で捉えた反応器6内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影することが可能な各種の撮像装置を適用することができるが、本実施の形態においては、撮像デバイス10としてCCDカメラを適用した場合を一例として想定する。   In the above-described centrifugal microscope A, the microscope 8 is fixed to a predetermined position (outer peripheral portion) of the rotating disk 4 so that the state of the sample in the reactor 6 can be observed. The rotating disk 4 includes an imaging device 10 for capturing a sample microscope image in the reactor 6 captured by the microscope 8 and a captured image of the microscope image captured by the imaging device 10 as a moving image in real time. A video wireless transmission device 12 for wireless transmission is attached. In the present embodiment, as an example, the microscope 8 has an objective lens 8a that captures the state of the sample in the reactor 6, and an optical path for transmitting a microscope image captured by the objective lens 8a to the imaging device 10. And a lens barrel 8b formed in the above. In addition, various imaging devices capable of capturing a microscopic image of the sample state in the reactor 6 captured by the microscope 8 can be applied to the imaging device 10, but in this embodiment, imaging is performed. A case where a CCD camera is applied as the device 10 is assumed as an example.

この場合、顕微鏡8は、鏡筒8b内において、顕微鏡8の光路が回転盤4の盤面(図4の上側の面)4aに対して所定の角度で部分的に屈折されており、撮像デバイス(以下、CCDカメラという)10は、所定角度で屈折された顕微鏡8の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられている。なお、以下の説明においては、上述した顕微鏡8の光路を観察光路と呼び、この観察光路を進む光を観察光と呼ぶ。   In this case, in the microscope 8, the optical path of the microscope 8 is partially refracted at a predetermined angle with respect to the disk surface (the upper surface in FIG. 4) 4 a of the rotating disk 4 in the lens barrel 8 b, and the imaging device ( A CCD camera (hereinafter referred to as a CCD camera) 10 is positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4 so that the above-described microscope image can be taken on the optical path of the microscope 8 refracted at a predetermined angle. In the following description, the optical path of the microscope 8 described above is referred to as an observation optical path, and the light traveling along the observation optical path is referred to as observation light.

本実施の形態においては、一例として、図4に示すように、顕微鏡8の鏡筒8b内へミラー14を観察光路の屈折角に応じて任意に設定される所定角度だけ観察光路に対して傾斜して配設している。なお、図4に示す構成において、遠心顕微鏡Aは、顕微鏡8の対物レンズ8aが反応器6内のサンプル状態を垂直方向(同図の上下方向)の上方から捉えると共に、回転盤4の回転中心の近傍で回転盤4の盤面4aに対して平行する方向(水平方向)から対物レンズ8aが捉えた顕微鏡画像をCCDカメラ10で撮影する構造を成している。このため、ミラー14を図4の観察光nの進入方向に対して約135°の角度で後傾させて顕微鏡8の鏡筒8b内に配設することで、進入した観察光nを約90°だけ屈折させ、回転盤4の盤面4aに対して平行となるようにさらに進行させている。なお、顕微鏡8は、その鏡筒8bを略直角に屈折させることで、鏡筒8b内に略直角に屈折した観察光路を形成した構成とすればよい。   In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 4, the mirror 14 is tilted with respect to the observation optical path by a predetermined angle arbitrarily set according to the refraction angle of the observation optical path into the lens barrel 8b of the microscope 8. Are arranged. In the configuration shown in FIG. 4, in the centrifugal microscope A, the objective lens 8a of the microscope 8 captures the sample state in the reactor 6 from above in the vertical direction (the vertical direction in the figure), and the center of rotation of the turntable 4 In this vicinity, a microscope image captured by the objective lens 8a is captured by the CCD camera 10 from a direction (horizontal direction) parallel to the disk surface 4a of the rotating disk 4. For this reason, when the mirror 14 is tilted backward at an angle of about 135 ° with respect to the entrance direction of the observation light n in FIG. 4 and disposed in the lens barrel 8b of the microscope 8, the entered observation light n is about 90%. The light is refracted by only .degree. The microscope 8 may have a configuration in which an observation optical path refracted substantially at right angles is formed in the lens barrel 8b by refracting the lens barrel 8b at substantially right angles.

この場合、顕微鏡8を回転盤4の周縁部へ位置付けることで、垂直方向から進入した観察光nがミラー14によって回転盤4の周方向から中心方向へ向けて回転盤4の盤面4aと平行して屈折するように、その進行方向を変化させる構成とすることができる。この結果、顕微鏡8は、その観察光n(即ち、顕微鏡画像)が回転盤4の中心部、即ち、回転盤4の回転中心の方向へ向けて到達(収束)される構造となり、CCDカメラ10を観察光路の到達(収束)先へ位置付けることで、CCDカメラ10が回転盤4の回転中心の近傍で顕微鏡の観察光nを捉えること、具体的には、顕微鏡画像を撮影することが可能な構成とすることができる。   In this case, by positioning the microscope 8 at the peripheral edge of the rotating disk 4, the observation light n entering from the vertical direction is parallel to the disk surface 4 a of the rotating disk 4 from the circumferential direction of the rotating disk 4 toward the center by the mirror 14. The traveling direction can be changed so as to be refracted. As a result, the microscope 8 has a structure in which the observation light n (that is, a microscope image) reaches (converges) toward the central portion of the rotating disk 4, that is, the direction of the rotation center of the rotating disk 4. Is positioned at the arrival (convergence) destination of the observation optical path, so that the CCD camera 10 captures the observation light n of the microscope in the vicinity of the rotation center of the turntable 4, specifically, a microscope image can be taken. It can be configured.

このため、CCDカメラ10を回転盤4の回転中心の近傍に位置付けることができ、回転盤4が回転することによって遠心力が生じた場合であっても、CCDカメラ10に対して作用する遠心力を軽減させることができ、遠心力によってCCDカメラ10の性能が阻害されることや撮影時の顕微鏡画像がブレることがなく、CCDカメラ10において常に安定した顕微鏡画像の撮影を行うことが可能となる。   For this reason, the CCD camera 10 can be positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4, and even if a centrifugal force is generated by the rotation of the turntable 4, the centrifugal force acting on the CCD camera 10. Therefore, it is possible to always stably shoot a microscopic image in the CCD camera 10 without the performance of the CCD camera 10 being hindered by the centrifugal force and the microscopic image at the time of photographing is not blurred. Become.

また、上述したように顕微鏡8を観察光路がミラー14によって屈折される構造とすることで、顕微鏡8の鏡筒8bの高さ(図4の上下方向の距離)を抑えることができる。これにより、回転盤4が回転することで回転振動が発生した場合であっても、回転振動に対する顕微鏡8の剛性を高めることができ、顕微鏡8において常に安定した反応器6内におけるサンプル状態の観察を行うことが可能となる。但し、鏡筒8bの高さを抑えるためには、顕微鏡8を観察光路の屈折角度が0°より大きく90°以下となる構造とすることが好ましい。   In addition, as described above, the microscope 8 has a structure in which the observation optical path is refracted by the mirror 14, whereby the height of the lens barrel 8 b of the microscope 8 (the vertical distance in FIG. 4) can be suppressed. Thereby, even if the rotation vibration is generated by the rotation of the turntable 4, the rigidity of the microscope 8 with respect to the rotation vibration can be increased, and the sample state in the reactor 6 which is always stable in the microscope 8 can be observed. Can be performed. However, in order to suppress the height of the lens barrel 8b, it is preferable that the microscope 8 has a structure in which the refraction angle of the observation optical path is larger than 0 ° and not larger than 90 °.

なお、顕微鏡8は、その鏡筒8bが反応器6に対して垂直方向(鉛直方向−図4の上下方向)へ上下動可能な構造を成しており、このような構造を成すことにより、反応器6(具体的には、サンプル)と対物レンズ8aとの間の距離(焦点距離)を調整することができるようになっている。この場合、回転盤4には、その盤面4aに対して垂直方向へ所定の長さで延出したガイド(以下、Z軸ガイドという)20が設けられており、鏡筒8bをZ軸ガイド20に沿ってスライドさせることで、顕微鏡8は、サンプルと対物レンズ8aとの焦点距離を調整する構造となっている。   The microscope 8 has a structure in which the lens barrel 8b can move up and down in the vertical direction (vertical direction-up and down direction in FIG. 4) with respect to the reactor 6, and by forming such a structure, The distance (focal length) between the reactor 6 (specifically, the sample) and the objective lens 8a can be adjusted. In this case, the rotary disk 4 is provided with a guide 20 (hereinafter referred to as a Z-axis guide) 20 extending in a vertical direction with respect to the disk surface 4a. The microscope 8 has a structure for adjusting the focal length between the sample and the objective lens 8a.

また、本実施の形態においては、顕微鏡8の対物レンズ8aと反応器6とを同一部品(以下、固定部品という)16の内部に収容すると共に、収容された対物レンズ8a及び反応器6を固定部品16と一体的に回転盤4へ固定することで、対物レンズ8aと反応器6との間の外部振動(具体的には、回転盤4の回転によって生ずる回転振動)による相対変位を極小化させている。これにより、顕微鏡8は、常に安定して反応器6内のサンプル状態をブレのないクリアな画像として捉えることができ、分離過程あるいは合成過程におけるサンプルの状態を正確且つ確実に観察することが可能となる。   In the present embodiment, the objective lens 8a of the microscope 8 and the reactor 6 are accommodated in the same component (hereinafter referred to as a fixed component) 16, and the accommodated objective lens 8a and the reactor 6 are fixed. Relative displacement due to external vibration between the objective lens 8a and the reactor 6 (specifically, rotational vibration generated by rotation of the rotating disk 4) is minimized by fixing the component 16 to the rotating disk 4 integrally. I am letting. Thereby, the microscope 8 can always stably capture the sample state in the reactor 6 as a clear image without blurring, and can accurately and reliably observe the state of the sample in the separation process or the synthesis process. It becomes.

この場合、固定部品16の内部には、図2に示すように、所定の照明装置(例えば、エッジ式のLED(Light Emitting Diode)バックライト)22が設けられており、サンプルを顕微鏡8の対物レンズ8aとは反対側から照明装置22で照らして透過させた状態で観察できるようにしている。これにより、反応器6内におけるサンプルの状態をより鮮明に観察することができ、対物レンズ8aによって当該サンプル状態を、よりクリアな顕微鏡画像として捉えることができる。なお、照明装置(エッジ式のLEDバックライト)22の光源であるLED22aは、上述したCCDカメラ10と同様に、回転盤4の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられている。   In this case, as shown in FIG. 2, a predetermined illumination device (for example, an edge-type LED (Light Emitting Diode) backlight) 22 is provided inside the fixed component 16, and the sample is placed on the objective of the microscope 8. Observation is possible in a state of being transmitted through the illumination device 22 from the side opposite to the lens 8a. Thereby, the state of the sample in the reactor 6 can be observed more clearly, and the sample state can be captured as a clearer microscope image by the objective lens 8a. Note that the LED 22a, which is the light source of the illumination device (edge-type LED backlight) 22, as in the CCD camera 10 described above, rotates the rotating disk 4 in order to reduce the action of centrifugal force generated by the rotation of the rotating disk 4. It is positioned near the center.

ここで、照明装置22は、サンプルを照らして透過させた状態で観察することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、サンプルの性質や種類などに応じて、任意の照明装置を選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社モリテックス製のLED照明(エッジ式バックライト)MEBL−CW25を用いている。但し、例えば、この照明装置22と同等、若しくは、それ以上の性能を有する照明装置であってもよい。   Here, the specific configuration of the illumination device 22 is not particularly limited as long as the illumination device 22 can observe the sample while illuminating and transmitting the sample. For example, an arbitrary illumination device may be selected according to the nature or type of the sample, and as an example, in this embodiment, LED illumination (edge type backlight) MEBL-CW25 manufactured by Moritex Corporation is used. ing. However, for example, a lighting device having performance equivalent to or higher than that of the lighting device 22 may be used.

また、固定部品16は、顕微鏡8の対物レンズ8aとサンプルとの焦点距離を調整し、適正距離に設定された状態で、対物レンズ8aとサンプルとの相対位置、具体的には、対物レンズ8aのサンプルに対する高さを固定している。これにより、分離反応中あるいは合成反応中、サンプルに対する顕微鏡8の対物レンズ8aの高さを一定に維持することができ、当該サンプルの状態を安定して観察することが可能となる。   The fixed component 16 adjusts the focal length between the objective lens 8a of the microscope 8 and the sample, and is set to an appropriate distance, and the relative position between the objective lens 8a and the sample, specifically, the objective lens 8a. The height of the sample is fixed. Thereby, during the separation reaction or the synthesis reaction, the height of the objective lens 8a of the microscope 8 with respect to the sample can be kept constant, and the state of the sample can be observed stably.

ここで、上述した遠心顕微鏡Aにおいて、微小生物などの特定な物質よりも更に微小な対象物を観察可能にするために、より倍率及び解像度を向上させる必要がある。そのため、本実施の形態では、より簡易的に解像度を向上するため、遠心顕微鏡Aの試料装着部を下記に説明するような構造としている。   Here, in the above-described centrifugal microscope A, it is necessary to further improve the magnification and resolution in order to make it possible to observe a finer object than a specific substance such as a micro organism. Therefore, in this embodiment, in order to improve the resolution more easily, the sample mounting portion of the centrifugal microscope A is configured as described below.

図6に示すように、試料装着部60は、ほぼ中心にピンホール61aを有する試料台61と、試料台61の表面61b上にピンホール61aを覆うように配置されたガラス板や樹脂板等からなるカバー部材62とを備え、観察対象物である反応器6とバックライト式の照明装置22との間に設けられる。カバー部材62上には反応器6が載置されて装着される。   As shown in FIG. 6, the sample mounting portion 60 includes a sample table 61 having a pinhole 61 a at the substantially center, a glass plate, a resin plate, and the like disposed on the surface 61 b of the sample table 61 so as to cover the pinhole 61 a. And is provided between the reactor 6 as the observation object and the backlight type illumination device 22. The reactor 6 is placed and mounted on the cover member 62.

試料台61は、平坦な表面61bに対し照明装置22側の裏面は、ピンホール61aを中心としたすり鉢状に、すなわち、ピンホール61aに向けて傾斜した略円錐状凹面61cに構成されており、略円錐状凹面61cの外周部が照明装置22上に載る構成である。試料台61は、アルミニウム等の軽金属材料や樹脂材料から構成できる。試料台61の内部の略円錐状凹面61cは、例えば、黒色処理されている。   The sample stage 61 is configured such that the back surface on the illumination device 22 side with respect to the flat surface 61b is in a mortar shape with the pinhole 61a as the center, that is, a substantially conical concave surface 61c inclined toward the pinhole 61a. The outer peripheral portion of the substantially conical concave surface 61 c is placed on the illumination device 22. The sample stage 61 can be composed of a light metal material such as aluminum or a resin material. The substantially conical concave surface 61c inside the sample stage 61 is black-processed, for example.

この試料装着部60によれば、照明装置22の上にピンホール61aを設けた試料台61を設置することで、照明装置22からのバックライト照明光Pの一部がピンホール61aを透過し、その透過光が観察対象物(反応器6)の観察領域6aに背面側から照射され、観察領域6aを透過した光が観察光nとして対物レンズ8aに入射し、反応器6内のサンプルを観察できる。このように、ピンホール61aを透過した透過光がほとんど観察領域6aのみに照射されるので、像のコントラストが向上し、解像度の高い画像が得られる。   According to this sample mounting part 60, by installing the sample stage 61 provided with the pinhole 61a on the illumination device 22, a part of the backlight illumination light P from the illumination device 22 is transmitted through the pinhole 61a. The transmitted light is irradiated to the observation region 6a of the observation object (reactor 6) from the back side, and the light transmitted through the observation region 6a enters the objective lens 8a as the observation light n, and the sample in the reactor 6 is I can observe. In this way, almost all of the transmitted light that has passed through the pinhole 61a is applied only to the observation region 6a, so that the contrast of the image is improved and an image with high resolution can be obtained.

本実施の形態では、試料台61にピンホール61aを設け、バックライト照明光Pのうちのピンホール61aを透過した透過光が観察領域6aのみに照射されるように改良することで、コントラスト及び解像度の向上を実現できるのである。また、試料台61の内部の略円錐状凹面61cがピンホール61aを中心とするすり鉢状に構成されることで、照明装置22からの照明光を効率よくピンホール61aに導入できるとともに、略円錐状凹面61cの黒色処理により散乱光の発生を防止している。   In the present embodiment, the sample stage 61 is provided with a pinhole 61a, and the transmitted light transmitted through the pinhole 61a of the backlight illumination light P is irradiated only to the observation region 6a, thereby improving the contrast and The resolution can be improved. In addition, since the substantially conical concave surface 61c inside the sample stage 61 is configured in a mortar shape with the pinhole 61a as the center, the illumination light from the illuminating device 22 can be efficiently introduced into the pinhole 61a and the substantially conical shape. Generation of scattered light is prevented by the black treatment of the concave surface 61c.

なお、上述の遠心顕微鏡Aは、例えば、反応器6として、図7に示すように、ダンベル型の微細流路パターン(両端に円形の溶液槽を設け、溶液槽同士を直線流路で接続した形状の流路)を形成した流路デバイスを作製し、この流路デバイスが設置されている。この流路デバイスは、微細流路パターンを形成したPDMS樹脂をガラス基板上へ貼り付けた構造である。流路パターンは、例えば、直径3mmの円形の溶液層を700μm幅の直線流路で接続した形状で、深さ約120μmである。一方には溶液導入用の孔が形成されている。   In addition, the above-mentioned centrifugal microscope A is a reactor 6, for example, as shown in FIG. 7, a dumbbell-shaped fine flow path pattern (circular solution tanks are provided at both ends, and the solution tanks are connected by a straight flow path. A flow channel device in which a flow channel having a shape is formed, and the flow channel device is installed. This channel device has a structure in which a PDMS resin on which a fine channel pattern is formed is attached on a glass substrate. The channel pattern is, for example, a shape in which circular solution layers having a diameter of 3 mm are connected by a straight channel having a width of 700 μm, and the depth is about 120 μm. On one side, holes for introducing a solution are formed.

流路デバイスを、溶液導入用の孔を反遠心側にして直線流路部分がCCDカメラ10で観察できるように遠心顕微鏡Aに取付ける。このとき、流路内は溶液で満たされている。溶液導入孔から溶液を導入し、遠心顕微鏡Aを駆動すると、遠心力によって特定の物質が直線流路を介して遠心側の溶液槽へ移動する。遠心顕微鏡Aでは、特定の物質が直線流路内を移動する速度を任意の回転数(遠心力)で測定できるため、特定の物質の移動速度vを正確に測定することができる。   The channel device is attached to the centrifugal microscope A so that the straight channel portion can be observed with the CCD camera 10 with the solution introduction hole on the anti-centrifugal side. At this time, the flow path is filled with the solution. When a solution is introduced from the solution introduction hole and the centrifugal microscope A is driven, a specific substance moves to the centrifugal solution tank through a straight channel by centrifugal force. In the centrifugal microscope A, the moving speed v of the specific substance can be accurately measured because the speed at which the specific substance moves in the straight flow path can be measured at an arbitrary number of rotations (centrifugal force).

ところで、本実施の形態では、遠心顕微鏡Aは、反応器6のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を有している。即ち、特定波長の光をサンプルに照射(励起)し、このときに発生する蛍光現象を観察することで、このサンプルの挙動を効果的に知ることができる。この場合、特に良質な蛍光観察像を得るには、効果的な励起光の照射と、高感度観察のための光路設計(蛍光光学系)を実現する必要がある。このような蛍光光学系には、特定波長を発生するための励起光源、サンプルからの蛍光を励起光と分離して撮像デバイスへ送るスプリッタなどが必要である。   By the way, in this Embodiment, the centrifugal microscope A has the fluorescence observation means which can carry out the fluorescence observation of the sample of the reactor 6. FIG. That is, by irradiating (exciting) light of a specific wavelength to a sample and observing the fluorescence phenomenon that occurs at this time, the behavior of this sample can be known effectively. In this case, in order to obtain a particularly good quality fluorescence observation image, it is necessary to realize effective excitation light irradiation and optical path design (fluorescence optical system) for high-sensitivity observation. Such a fluorescence optical system requires an excitation light source for generating a specific wavelength, a splitter for separating the fluorescence from the sample from the excitation light and sending it to the imaging device.

本実施の形態の遠心顕微鏡Aでは、反応器6のサンプルに対して、上方から照明をあてる落射照明装置を付加している。即ち、顕微鏡8にて、鏡筒8bの上部には、所定の照明装置(例えば、砲弾型のLED(Light Emitting Diode))41が設けられており、サンプルを上方から照らした状態で観察できるようにしている。また、鏡筒8bには、照明装置41とミラー14との間に位置して、上方から絞り系42と集光光学系43とが直列に配設されている。   In the centrifugal microscope A of the present embodiment, an epi-illumination device that illuminates the sample from the reactor 6 from above is added. That is, in the microscope 8, a predetermined illumination device (for example, a bullet-type LED (Light Emitting Diode) 41) is provided on the upper part of the lens barrel 8b so that the sample can be observed in an illuminated state from above. I have to. In addition, the lens barrel 8b is located between the illumination device 41 and the mirror 14, and a diaphragm system 42 and a condensing optical system 43 are arranged in series from above.

絞り系42は、図8に示すように、ほぼ中心にピンホール44aを有するプレート44と、プレート44の表面(下面)44b上にピンホール44aを覆うように配置されたガラス板や樹脂板等からなるカバー部材45とを備えている。なお、このカバー部材45を不要とすることもできる。このプレート44は、平坦な表面44bに対し照明装置41側の裏面(上面)は、ピンホール44aを中心としたすり鉢状に、即ち、ピンホール44aに向けて傾斜した略円錐状凹面44cに構成されており、略円錐状凹面44cに対向して照明装置41が配置される。プレート44は、アルミニウム等の軽金属材料や樹脂材料から構成でき、内部の略円錐状凹面44cは、例えば、黒色処理されている。なお、ピンホール44aを有する絞り系42は、照明装置41の種類に応じて設定すればよいものであり、大きな光量を確保する場合には、この絞り系42をなくしてもよい。   As shown in FIG. 8, the diaphragm system 42 includes a plate 44 having a pinhole 44a at the center thereof, and a glass plate, a resin plate, or the like disposed on the surface (lower surface) 44b of the plate 44 so as to cover the pinhole 44a. The cover member 45 which consists of is provided. The cover member 45 can be omitted. The plate 44 is configured such that the back surface (upper surface) on the illuminating device 41 side is a mortar shape with the pinhole 44a as the center, that is, a substantially conical concave surface 44c inclined toward the pinhole 44a. The lighting device 41 is disposed so as to face the substantially conical concave surface 44c. The plate 44 can be made of a light metal material such as aluminum or a resin material, and the inner substantially conical concave surface 44c is black-treated, for example. The diaphragm system 42 having the pinhole 44a may be set according to the type of the illumination device 41, and the diaphragm system 42 may be omitted when securing a large amount of light.

また、集光光学系43は、絞り系42のピンホール44aを透過した照明装置41の照明光を集光してミラー14に伝達するものである。そして、対物レンズ8aの上部のミラー14は、分光器として機能するダイクロイックビームスプリッターであり、照明装置41からの照明光mがダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズ8aを通して反応器6内のサンプルを照射する。また、サンプルからの反射光(観察光)nは対物レンズ8aを通してダイクロイックビームスプリッター14で反射し、CCDカメラ10へ到達する。   The condensing optical system 43 condenses the illuminating light of the illuminating device 41 that has passed through the pinhole 44 a of the aperture system 42 and transmits it to the mirror 14. The upper mirror 14 of the objective lens 8a is a dichroic beam splitter that functions as a spectroscope. The illumination light m from the illumination device 41 passes through the dichroic beam splitter 14, and the sample in the reactor 6 passes through the objective lens 8a. Irradiate. Reflected light (observation light) n from the sample is reflected by the dichroic beam splitter 14 through the objective lens 8 a and reaches the CCD camera 10.

ここで、照明装置41は、サンプルを照らした状態で観察することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、サンプルの性質や種類などに応じて、任意の照明装置を選択すればよい。   Here, the specific configuration of the illumination device 41 is not particularly limited as long as the illumination device 41 can be observed in a state where the sample is illuminated. For example, an arbitrary illumination device may be selected according to the nature and type of the sample.

本実施の形態においては、生物学実験で一般に知られているFITC(fluorescein isothiocyanate)やGFP(green fluorescent protein)などの蛍光物質(蛍光試薬)をターゲットとして観察を行うため、光源として青色LED(波長:460nm〜490nm)を使用した。本光学系では、この波長の光を励起光としてサンプルに照射し、FITCやGFPの発生する510nm〜550nmの蛍光を観察する。この励起光源として使用できるLED照明として、例えば、株式会社モリテックス製のハイパワースポット照明MCEP−CB8や、株式会社イマックス製の同軸・スポット照明IHV−27BmkIIなどを使用することができるが、遠心力の影響を受けないようにできるだけコンパクトで軽量なものが好ましい。また、上述したような市販品の照明装置に限らず、高輝度の砲弾型LEDにカバーを取付けたものとしてもよい。更に、予め、光源において、レンズなどで平行光束化(コリメート)されたものが好ましく、半導体レーザなども好適に使用することができる。   In this embodiment, since a fluorescent substance (fluorescent reagent) such as FITC (fluorescein isothiocyanate) or GFP (green fluorescent protein) generally known in biological experiments is used as a target, a blue LED (wavelength) is used as a light source. : 460 nm to 490 nm). In this optical system, the sample is irradiated with light of this wavelength as excitation light, and fluorescence of 510 nm to 550 nm generated by FITC or GFP is observed. As LED illumination that can be used as this excitation light source, for example, high power spot illumination MCEP-CB8 manufactured by Moritex Co., Ltd., coaxial / spot illumination IHV-27BmkII manufactured by IMAX Co., Ltd. can be used. It is preferable to be as compact and lightweight as possible. Moreover, it is good also as what attached the cover to high-intensity bullet-type LED instead of the above-mentioned commercial lighting apparatus. In addition, it is preferable that the light source has been collimated with a lens or the like in advance, and a semiconductor laser or the like can also be suitably used.

また、この集光光学系43の用いられる集光レンズは、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製TECH SPEC φ12 平凸レンズ(PCX)、または、両凸レンズ(DCX)(焦点距離12〜100mm)を用いている。また、この顕微鏡8の対物レンズ8aは、例えば、株式会社オリンパス製SLMPL50(開口数0.45、作動距離15.0mm、質量91g)を用いているが、より明るい像を得るためには、開口数の大きいレンズを選択することが望ましい。また、ダイクロイックビームスプリッター14は、セムロック製FF505−SDi01を用いている。   The condensing lens used by the condensing optical system 43 is, for example, an TECH SPEC φ12 plano-convex lens (PCX) or a biconvex lens (DCX) (focal length 12 to 100 mm) manufactured by Edmund Optics. Yes. The objective lens 8a of the microscope 8 uses, for example, SLMPL 50 (numerical aperture: 0.45, working distance: 15.0 mm, mass: 91 g) manufactured by Olympus Corporation. It is desirable to select a large number of lenses. The dichroic beam splitter 14 uses Semlock FF505-SDi01.

このように本実施の形態の遠心顕微鏡Aにて、光学系は、照明装置41、絞り系42、集光光学系43、ダイクロイックビームスプリッター14、対物レンズ8aを用いることで、ケラー照明を実現している。ケラー照明は、大きな開口率(開口数)の均一で強い照明を可能とするものであり、絞り系42及び集光光学系43を調節して対物レンズ8aの後面(光源側)の焦点位置に光源の像を結像させる。開口絞りはサンプルの対物レンズ8aの光源側焦点の位置に置かれるので、結像した光は対物レンズ8aを通過した後にサンプル面に均一に照射される。対物レンズ8aとサンプルとの作動距離は、視野絞りの像がサンプルで結像するように調整する。そのため、サンプルでは、視野絞りの空中像ができるが、視野絞りの位置では明るさがより均一であるので、サンプルでの明るさも均一になる。   As described above, in the centrifugal microscope A of the present embodiment, the optical system uses the illumination device 41, the aperture system 42, the condensing optical system 43, the dichroic beam splitter 14, and the objective lens 8a, thereby realizing Keller illumination. ing. The Keller illumination enables uniform and strong illumination with a large aperture ratio (numerical aperture), and adjusts the aperture system 42 and the condensing optical system 43 so that the focal position on the rear surface (light source side) of the objective lens 8a. An image of the light source is formed. Since the aperture stop is placed at the position of the focal point on the light source side of the objective lens 8a of the sample, the imaged light passes through the objective lens 8a and is uniformly irradiated on the sample surface. The working distance between the objective lens 8a and the sample is adjusted so that the image of the field stop is formed on the sample. For this reason, the aerial image of the field stop is formed in the sample, but the brightness in the sample is also uniform because the brightness is more uniform at the position of the field stop.

従って、照明装置41からの励起光Qは、絞り系42のピンホール44a(例えば、直径0.2mm程度)を通過することで絞られ、その絞り光が集光光学系43により集光されて対物レンズ8aに入射する。この場合、絞り光は、ダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズ8aのバックフォーカス(後焦点面)近傍に集光するように、集光光学系43により調整される。このとき、バックフォーカス位置に開口絞りを設けても良く、また、開口絞りの前後に視野絞りを設けると、照明系の調整が容易となり、迷光などにより像の劣化を抑制することができる。そして、励起光が対物レンズ8aによりサンプルに照射されると、特定の物質から発生した反射光(蛍光)がダイクロイックビームスプリッター14に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する505nm以上の波長の光のみを屈折するように反射し、撮像デバイスであるCCDカメラ10へ送る。   Therefore, the excitation light Q from the illumination device 41 is narrowed by passing through a pinhole 44a (for example, about 0.2 mm in diameter) of the diaphragm system 42, and the diaphragm light is condensed by the condensing optical system 43. The light enters the objective lens 8a. In this case, the aperture light is adjusted by the condensing optical system 43 so that it passes through the dichroic beam splitter 14 and is condensed near the back focus (rear focal plane) of the objective lens 8a. At this time, an aperture stop may be provided at the back focus position, and if a field stop is provided before and after the aperture stop, the illumination system can be easily adjusted, and image deterioration due to stray light or the like can be suppressed. When the sample is irradiated with the excitation light by the objective lens 8a, the reflected light (fluorescence) generated from the specific substance returns to the dichroic beam splitter 14, and has a wavelength of 505 nm or more derived from the fluorescence emission of the specific substance. Only light is reflected so as to be refracted and sent to the CCD camera 10 which is an imaging device.

具体的には、照明装置41から青色LEDの励起光(波長λ:460nm〜490nm)が反応器6内のサンプルに照射されると、サンプルのFITCやGFPで反射光の一部として発生する蛍光(波長λ:510nm〜550nm)が得られる。サンプルで反射した励起光(波長λ)と蛍光(波長λ)は、ダイクロイックビームスプリッター14にて分光され、蛍光(波長λ)のみが屈折してCCDカメラ10へ送られる。 Specifically, when excitation light (wavelength λ 1 : 460 nm to 490 nm) of the blue LED is irradiated from the illumination device 41 to the sample in the reactor 6, it is generated as a part of the reflected light by the FITC or GFP of the sample. Fluorescence (wavelength λ 2 : 510 nm to 550 nm) is obtained. The excitation light (wavelength λ 1 ) and fluorescence (wavelength λ 2 ) reflected by the sample are dispersed by the dichroic beam splitter 14, and only the fluorescence (wavelength λ 2 ) is refracted and sent to the CCD camera 10.

本実施の形態においては、回転盤4に対し、上述した顕微鏡画像を動画として撮影するCCDカメラ10と共に、CCDカメラ10で撮影された顕微鏡画像のカメラ映像(撮影像)をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイス12が取付けられている。また、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間には、ダイクロイックビームスプリッター14による反射光のうち、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ46が配設されている。   In the present embodiment, a camera image (captured image) of the microscope image captured by the CCD camera 10 is wirelessly transmitted to the rotating disk 4 in real time as well as the CCD camera 10 that captures the above-described microscope image as a movie. A video wireless transmission device 12 is attached. In addition, an excitation light removal filter 46 that removes excitation light included in the fluorescent light from the reflected light from the dichroic beam splitter 14 is disposed between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10.

この励起光除去フィルタ46は、ダイクロイックビームスプリッター14で屈折させられた反射光に含まれる励起光成分を除去するものである。即ち、励起光除去フィルタ46は、反射光のうち、500nm以上の光だけを透過する吸収フィルタであり、蛍光(波長λ)を透過して励起光(波長λ)を吸収する、例えば、セムロック製FF01−512/630−25を用いている。 The excitation light removal filter 46 removes the excitation light component contained in the reflected light refracted by the dichroic beam splitter 14. That is, the excitation light removal filter 46 is an absorption filter that transmits only light of 500 nm or more of the reflected light, and transmits the fluorescence (wavelength λ 2 ) and absorbs the excitation light (wavelength λ 1 ). Semlock FF01-512 / 630-25 is used.

このように、CCDカメラ10で撮影された映像を外部受信機(図示略)に対して伝送する方式として、有線方式ではなく無線方式を採用することで、回転盤4とともにCCDカメラ10並びに映像無線伝送デバイス12を回転させた場合であっても、これらから直接信号線を取り出す必要がなく、信号線の取り回しを考慮する必要が全くない。この結果、CCDカメラ10および映像無線伝送デバイス12の周辺構造を容易に簡略化させることができる。   As described above, by adopting a wireless system instead of a wired system as a system for transmitting an image captured by the CCD camera 10 to an external receiver (not shown), the CCD camera 10 and the video wireless system together with the rotating disk 4 are used. Even when the transmission device 12 is rotated, there is no need to take out signal lines directly from them, and there is no need to consider handling of signal lines. As a result, the peripheral structure of the CCD camera 10 and the video wireless transmission device 12 can be easily simplified.

また、信号線の取り回しを考慮する必要がないため、CCDカメラ10並びに映像無線伝送デバイス12を回転盤4(具体的には、顕微鏡8および反応器6内のサンプル)と共に回転させる構造とすることができ、回転盤4の回転数による制約を受けることなく、任意の高フレームレート(コマ数)でCCDカメラ10によって顕微鏡画像を撮影することができ、撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を外部の受信装置(図示略)に対して伝送することができる。   In addition, since it is not necessary to consider the handling of the signal line, the CCD camera 10 and the video wireless transmission device 12 are configured to rotate together with the rotating disk 4 (specifically, the sample in the microscope 8 and the reactor 6). The microscope image can be taken by the CCD camera 10 at an arbitrary high frame rate (frame number) without being restricted by the rotation speed of the turntable 4, and the camera image of the taken microscope image is received externally. It can be transmitted to a device (not shown).

これにより、かかる外部受信装置として、例えば、液晶パネルやCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイなどの表示器を設けることで、上述したカメラ映像(即ち、反応器6の内部におけるサンプルの状態)を、かかる表示器においてリアルタイムに確認しながらサンプルの分離反応あるいは合成反応を進行させることができる。また、パソコンなどを介して収録したカメラ映像を解析することにより、サンプル(具体的には、その内部物質や、分離物質あるいは合成物質など)の挙動をモニタし、回転盤4の最適な回転条件(別の捉え方をすれば、サンプルに作用させる遠心力の最適な大きさ)を推定すると共に、この推定された最適条件(例えば、回転速度や回転時間など)で回転盤4を回転制御することも可能となる。   Accordingly, by providing a display device such as a liquid crystal panel or a CRT (Cathode Ray Tube) display as the external receiving device, the above-described camera image (that is, the state of the sample inside the reactor 6) is applied. The sample separation reaction or synthesis reaction can be advanced while confirming in real time on the display. In addition, by analyzing the camera video recorded via a personal computer, the behavior of the sample (specifically, its internal materials, separated materials, synthetic materials, etc.) is monitored, and the optimal rotation conditions of the turntable 4 are monitored. (Another way of understanding is to estimate the optimum magnitude of the centrifugal force acting on the sample) and to control the rotation of the turntable 4 under the estimated optimum conditions (for example, rotation speed and rotation time). It is also possible.

この場合、映像無線伝送デバイス12は、上述したCCDカメラ10と同様に、回転盤4の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられており、CCDカメラ10によって撮影されたカメラ映像の映像データを所定のアンテナ18から外部受信装置(受信機に接続された液晶パネルやCRTディスプレイなどの表示器)に対して無線伝送している。また同様に、アンテナ18も回転盤4の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤4の回転中心の近傍、具体的には、回転盤4の回転中心の延長線上に立ち上がる構成としている。   In this case, the video wireless transmission device 12 is positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4 in order to reduce the action of the centrifugal force generated by the rotation of the turntable 4, as with the CCD camera 10 described above. Video data of a camera image taken by the camera 10 is wirelessly transmitted from a predetermined antenna 18 to an external receiver (a display device such as a liquid crystal panel or a CRT display connected to the receiver). Similarly, the antenna 18 is also configured to rise in the vicinity of the center of rotation of the rotating disk 4, specifically, on an extension line of the rotating center of the rotating disk 4 in order to reduce the action of centrifugal force generated by the rotation of the rotating disk 4. Yes.

なお、映像無線伝送デバイス12がカメラ映像の映像データ(映像信号)を外部受信装置(図示略)へ無線伝送する際、映像データの伝送速度(ビットレート)やデータ形式(周波数や圧縮・非圧縮の有無など)は、遠心顕微鏡Aの使用態様や使用条件などに応じて任意に設定すればよい。例えば、本実施の形態においては、一例として、CCDカメラ10が撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を、映像無線伝送デバイス12によって周波数が2.4GHzの非圧縮デジタル信号の映像テータに変換し、当該映像データを外部受信装置に対して無線伝送している。これにより、映像無線伝送デバイスから送信された映像信号を欠落させることなく、外部受信装置に対して送信することができ、当該外部受信装置においてサンプル状態をクリアで安定した映像で確認しながら、分離反応あるいは合成反応を進行させることができる。但し、映像無線伝送デバイス12から外部受信装置へ伝送する映像データは、上述した非圧縮のデジタル信号に代えて、圧縮信号であってもよいし、アナログ信号としてあってもよい。   When the video wireless transmission device 12 wirelessly transmits the video data (video signal) of the camera video to an external receiver (not shown), the video data transmission speed (bit rate) and data format (frequency, compression / non-compression) Or the like) may be arbitrarily set according to the usage mode and usage conditions of the centrifugal microscope A. For example, in the present embodiment, as an example, a camera image of a microscope image taken by the CCD camera 10 is converted into a video data of an uncompressed digital signal having a frequency of 2.4 GHz by the video wireless transmission device 12, and the video Data is transmitted wirelessly to an external receiver. As a result, the video signal transmitted from the video wireless transmission device can be transmitted to the external receiving device without losing the video signal, and the external receiving device can perform separation while confirming the sample state with a clear and stable video. The reaction or the synthesis reaction can proceed. However, the video data transmitted from the video wireless transmission device 12 to the external reception device may be a compressed signal or an analog signal instead of the above-described uncompressed digital signal.

ここで、CCDカメラ10は、顕微鏡8で捉えた反応器6内におけるサンプル状態の顕微鏡画像を撮影することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、遠心顕微鏡Aの使用態様や使用条件などに応じて、任意のCCDカメラを選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社モスウェル製のカラーボードカメラMSC−90(最低被写体照度/0.5lx.)を用いている。また、蛍光観察用の高感度カメラとして、ワテック(株)WAT902HB2S(最低被写体照度/0.0003 lx.)を用いてもよい。ただし、例えば、かかるCCDカメラ10と同等、若しくはそれ以上の性能を有するCCDカメラであってもよい。   Here, the CCD camera 10 is not particularly limited in its specific configuration as long as it can take a microscopic image of the sample state in the reactor 6 captured by the microscope 8. For example, an arbitrary CCD camera may be selected according to the usage mode or usage conditions of the centrifugal microscope A. As an example, in the present embodiment, the color board camera MSC-90 manufactured by MOSWELL Co., Ltd. (minimum subject) Illuminance / 0.5 lx.) Is used. Further, as a high-sensitivity camera for fluorescence observation, WATEC WAT902HB2S (minimum subject illumination / 0.0003 lx.) May be used. However, for example, a CCD camera having performance equivalent to or higher than that of the CCD camera 10 may be used.

また、映像無線伝送デバイス12は、CCDカメラ10が撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を外部受信装置(図示しない)に対して無線伝送することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、遠心顕微鏡Aの使用態様や使用条件などに応じて、任意の映像無線伝送デバイスを選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社アイデンビデオトロニクス製のTRX24miniを用いている。ただし、例えば、かかる映像無線伝送デバイス12と同等、若しくはそれ以上の性能を有する映像無線伝送デバイスであってもよい。   Further, the specific configuration of the video wireless transmission device 12 is not particularly limited as long as it can wirelessly transmit a camera image of a microscope image taken by the CCD camera 10 to an external receiving device (not shown). . For example, any video wireless transmission device may be selected according to the usage mode or usage conditions of the centrifugal microscope A, and as an example, TRX24mini manufactured by Aiden Videotronics Co., Ltd. is used in the present embodiment. . However, for example, a video wireless transmission device having performance equivalent to or higher than that of the video wireless transmission device 12 may be used.

なお、上述したCCDカメラ10、映像無線伝送デバイス12、並びに照明装置22など、遠心顕微鏡Aに設けられた各種の電装部品は、図1及び図3に示すように、所定の電源装置(例えば、バッテリー)24によって駆動されている。この場合、電源装置24は、かかる各種の電装部品(CCDカメラ10、映像無線伝送デバイス12、並びに、照明装置22など)を正常に動作させることが可能な電力を、サンプルに対する分離反応中あるいは合成反応中、安定して供給可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、上述した各種の電装部品が要する電力の大きさなどに応じて、任意の電源装置を選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、ULTRA LIFE株式会社製のバッテリーであるUBBP01(電圧3.7v、バッテリー容量1.8Ah)を用いている。但し、例えば、かかる電源装置24と同等、若しくはそれ以上の性能を有する電源装置であってもよい。   In addition, as shown in FIG.1 and FIG.3, various electrical components provided in the centrifugal microscope A such as the CCD camera 10, the wireless video transmission device 12, and the illumination device 22 described above are predetermined power supply devices (for example, Battery) 24. In this case, the power supply device 24 generates power that can normally operate such various electrical components (such as the CCD camera 10, the video wireless transmission device 12, and the illumination device 22) during the separation reaction or synthesis of the sample. The specific configuration is not particularly limited as long as it can be stably supplied during the reaction. For example, an arbitrary power supply device may be selected according to the magnitude of power required for the various electrical components described above. As an example, in this embodiment, UBBP01 (a battery made by ULTRA LIFE Co., Ltd.) A voltage of 3.7 V and a battery capacity of 1.8 Ah) are used. However, for example, a power supply device having performance equivalent to or higher than that of the power supply device 24 may be used.

本実施の形態においては、かかる電源装置(バッテリー)24を4個直列で使用し、これら4つのバッテリー24を、回転盤4の回転中心に対して対称となる位置へ(180°の位相差で)2つずつ均等に配置しているとともに、顕微鏡8、反応器6および固定部品16に対して90°の位相差で配置している(図3参照)。この場合、バッテリー24は、一例として、回転盤4の盤面4aを凹状に窪ませて成る取付部へ埋設され、板状部材26で固定されて回転盤4に対して取り付けられている。   In the present embodiment, four such power supply devices (batteries) 24 are used in series, and these four batteries 24 are moved to positions symmetrical with respect to the rotation center of the turntable 4 (with a phase difference of 180 °). 2) Evenly arranged two by two and arranged with a phase difference of 90 ° with respect to the microscope 8, the reactor 6 and the fixed part 16 (see FIG. 3). In this case, as an example, the battery 24 is embedded in a mounting portion formed by recessing the disk surface 4 a of the rotating disk 4, fixed by the plate-like member 26, and attached to the rotating disk 4.

ここで、かかる遠心顕微鏡Aにおいて、回転盤4の回転軸2は、図示しない所定の駆動装置(例えば、スピンドルモータなど)によって回転されていると共に、各種の軸受27によって回転自在に支持されており、図4には、一例として、転動体として玉を適用した転がり軸受27によって回転軸2を支持した構成が示されている。この場合、転がり軸受27は、転動体として玉を適用した各種の玉軸受の他、転動体として各種のころ(円筒ころ、円すいころおよび球面ころなど)を適用したころ軸受であってもよい。また、図4に示す構成においては、回転軸2を2つの軸受27で支持する構造としているが、回転軸2は、1つの軸受27で支持してもよいし、3つ以上の軸受27で支持してもよい。   Here, in the centrifugal microscope A, the rotating shaft 2 of the rotating disk 4 is rotated by a predetermined driving device (for example, a spindle motor) (not shown) and is rotatably supported by various bearings 27. FIG. 4 shows, as an example, a configuration in which the rotating shaft 2 is supported by a rolling bearing 27 in which balls are used as rolling elements. In this case, the rolling bearing 27 may be a roller bearing to which various rollers (cylindrical rollers, tapered rollers, spherical rollers, etc.) are applied as rolling elements in addition to various ball bearings in which balls are applied as rolling elements. In the configuration shown in FIG. 4, the rotary shaft 2 is supported by two bearings 27, but the rotary shaft 2 may be supported by one bearing 27 or by three or more bearings 27. You may support.

なお、軸受27として、上述した各種の転がり軸受に代えてエア軸受を適用し、回転軸2を当該エア軸受によって回転自在に支持することで、回転盤4が回転する際に生ずる回転振動を格段に軽減させることができ、ひいては、顕微鏡8やCCDカメラ10の回転振動を抑制させ、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプル状態の安定した観察ならびに撮影を行うことが可能となり、さらに好ましい。ここで、一例として、エア軸受は、回転軸2の外周面を全周に亘って覆うように位置付けられた筒状のハウジングによって回転軸2を回転自在に支持する構造を成し、ハウジングの内周面(回転軸2の外周面に対する対向面)に設けた複数の噴出口(噴出孔)から回転軸2の外周面へ向けてエアを吹き付け、ハウジングの内周面と回転軸2の外周面とを非接触状態に保つことで、回転軸2を非常に滑らかに回転させることができる。この場合、エアスピンドルユニットとしては、例えば、日本精工株式会社製のGBS100Hなどを用いることができる。   Note that an air bearing is applied as the bearing 27 in place of the above-described various rolling bearings, and the rotary shaft 2 is rotatably supported by the air bearing, so that the rotational vibration generated when the rotating disk 4 rotates is greatly reduced. More preferably, the rotational vibration of the microscope 8 and the CCD camera 10 can be suppressed, and stable observation and photographing of the sample state during the separation reaction or the synthesis reaction can be performed. Here, as an example, the air bearing has a structure in which the rotary shaft 2 is rotatably supported by a cylindrical housing that is positioned so as to cover the entire outer peripheral surface of the rotary shaft 2. Air is blown toward the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 from a plurality of outlets (spout holes) provided on the peripheral surface (the surface facing the outer peripheral surface of the rotating shaft 2), and the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the rotating shaft 2 Is kept in a non-contact state, the rotating shaft 2 can be rotated very smoothly. In this case, as the air spindle unit, for example, GBS100H manufactured by NSK Ltd. can be used.

また、本実施の形態において、回転軸2および回転軸2を回転自在に支持する軸受27は、これらがハウジングとともに一体を成すスピンドルユニット28として構成されており、スピンドルユニット28が回転盤4に装着されることで、回転盤4が回転軸2を中心として回転される構造となっている。この場合、回転盤4には、その中央部が上側(顕微鏡8、反応器6、CCDカメラ10、および映像無線伝送デバイス12などが配設されている側)へ所定の大きさで凸状に突出し、回転盤4の下側(上述した各部品などが配設されている側とは反対側)を当該凸状に窪ませて形成されたスピンドルユニット取付部4bが設けられており、スピンドルユニット28は、回転盤4の下側からスピンドルユニット取付部4bへ挿入されて、回転盤4に対して取付けられている。   Further, in the present embodiment, the rotary shaft 2 and the bearing 27 that rotatably supports the rotary shaft 2 are configured as a spindle unit 28 that is integrated with the housing, and the spindle unit 28 is attached to the rotary disk 4. As a result, the rotating disk 4 is rotated about the rotating shaft 2. In this case, the central portion of the turntable 4 is convex with a predetermined size toward the upper side (the side on which the microscope 8, the reactor 6, the CCD camera 10, the video wireless transmission device 12, etc. are disposed). A spindle unit mounting portion 4b that protrudes and is formed by recessing the lower side of the rotating disk 4 (the side opposite to the side on which the above-described components are disposed) into the convex shape is provided. 28 is inserted into the spindle unit mounting portion 4 b from the lower side of the rotating disk 4 and attached to the rotating disk 4.

このように、遠心顕微鏡Aをスピンドルユニット28に対して回転盤4が被さるような構造とすることで、顕微鏡8、反応器6、CCDカメラ10、及び映像無線伝送デバイス12などが配設された回転盤4の回転時における回転重心と、回転軸2が軸受27によって回転自在に支持された軸支部分との距離を狭めることができ、当該軸支部分に生じる回転モーメントを有効に軽減させることができる。   Thus, the microscope 8, the reactor 6, the CCD camera 10, the video wireless transmission device 12, and the like are arranged by making the centrifugal microscope A cover the spindle unit 28 with the turntable 4. It is possible to reduce the distance between the rotational center of gravity during rotation of the turntable 4 and the shaft support portion where the rotary shaft 2 is rotatably supported by the bearing 27, and to effectively reduce the rotational moment generated in the shaft support portion. Can do.

なお、上述した本実施の形態において、遠心顕微鏡Aの構成部材の材料については特に言及しなかったが、遠心顕微鏡Aの使用態様や使用目的などに応じて各種の素材を任意に選択して使用すればよい。一例として、本実施の形態においては、回転盤4の材料、並びに顕微鏡8、反応器6、CCDカメラ10、及び映像無線伝送デバイス12などを回転盤4に対して取り付けるための各種の取付部材を高強度アルミニウム合金(A2017)製とすることで、回転時における剛性を十分に確保しながら、これらの部材の軽量化を図っている。この場合、この軽量化のための材料として、各種Ti合金、Mg合金などを用いてもよい。   In addition, in this Embodiment mentioned above, although it did not mention in particular about the material of the structural member of the centrifugal microscope A, it selects and uses various raw materials arbitrarily according to the use aspect, usage purpose, etc. of the centrifugal microscope A. do it. As an example, in the present embodiment, various attachment members for attaching the material of the turntable 4 and the microscope 8, the reactor 6, the CCD camera 10, and the video wireless transmission device 12 to the turntable 4 are provided. By using high-strength aluminum alloy (A2017), the weight of these members is reduced while ensuring sufficient rigidity during rotation. In this case, various Ti alloys, Mg alloys, and the like may be used as the material for reducing the weight.

また、本実施の形態においては、回転時における遠心顕微鏡Aの重量バランスを均等にし、回転時に生じるスピンドルユニット28に対する振れ回り応力を減少させるため、回転盤4に対し、顕微鏡8および反応器6の配設位置と回転中心に対して略対称となる位置(回転中心に対して反対側)へ所定のバランスウェイト30を設けている。バランスウェイト30の重量、および配設位置は、回転盤4に配設された顕微鏡8、反応器6、CCDカメラ10、および映像無線伝送デバイス12などの各種の部材重量やそのバランス(重心)などに応じて、上述したスピンドルユニット28に対する振れ回り応力が小さくなるように調整すればよい。   Further, in the present embodiment, in order to make the weight balance of the centrifugal microscope A at the time of rotation uniform and to reduce the swinging stress on the spindle unit 28 generated at the time of rotation, the microscope 8 and the reactor 6 are A predetermined balance weight 30 is provided at a position that is substantially symmetrical with respect to the arrangement position and the rotation center (on the opposite side to the rotation center). The weight and position of the balance weight 30 are the weights of various members such as the microscope 8, the reactor 6, the CCD camera 10, and the video wireless transmission device 12 disposed on the turntable 4, and their balance (center of gravity). Accordingly, adjustment may be made so that the above-described swinging stress on the spindle unit 28 is reduced.

次に、上述のように反応器6を遠心顕微鏡Aに装着して回転させ、発生する遠心力を流体に作用させて流体を駆動し流動させることによる作用効果について説明する。   Next, a description will be given of the operational effects of attaching and rotating the reactor 6 to the centrifugal microscope A as described above, and causing the generated centrifugal force to act on the fluid to drive and flow the fluid.

反応器6に外部機器との流体接続(流体駆動にポンプを利用する場合)、及び、電気的接続(流体駆動に例えば電気浸透流などを利用する場合)が不要となり、反応器6の構造が簡素化できる。この効果として、反応器6の取り扱いが容易となり、自動化しやすく、解析速度も向上する。また、反応器6をさらに小型化することができ、より微小サンプルでの解析が可能となる。この場合は、細胞は電気的に破砕することができないので、力学的な衝突によって破砕させる。また、周辺機器も小型化できるため、測定系全体を小型化できる。   The reactor 6 does not require fluid connection with an external device (when a pump is used for fluid drive) and electrical connection (for example, when electroosmotic flow is used for fluid drive), and the structure of the reactor 6 is reduced. It can be simplified. As an effect, the handling of the reactor 6 becomes easy, it is easy to automate, and the analysis speed is improved. Further, the reactor 6 can be further downsized, and analysis with a smaller sample becomes possible. In this case, since the cells cannot be crushed electrically, they are crushed by mechanical collision. In addition, since the peripheral device can be reduced in size, the entire measurement system can be reduced in size.

また、サンプルの化学的な特性に影響されず、流体を駆動させることができる。特に、電界印加により電気分解し易い溶液を主体とするサンプルでも、駆動(解析)が可能である。また、電気的な刺激によって、変化する可能性のあるサンプルに対しても、これらの影響を気にせず利用でき、適用範囲が広がり好ましい。   Further, the fluid can be driven without being affected by the chemical characteristics of the sample. In particular, it is possible to drive (analyze) even a sample mainly composed of a solution that is easily electrolyzed by applying an electric field. Moreover, it can be used without worrying about these effects even for samples that may change due to electrical stimulation, and the application range is widened.

また、サンプルの遠心分離効果を同時に発生させることができ、サンプルの比重による分離が可能である。   In addition, the centrifugal effect of the sample can be generated at the same time, and separation by the specific gravity of the sample is possible.

さらに、本実施の形態の遠心顕微鏡を利用することによって、低回転数(低遠心力)の領域での反応であっても、情報が欠落(コマ落ち)することなく、検出状態を把握することができる。同時に、蛍光観察のような微弱光を観察する場合において、露光時間を長くしても観察側の対物レンズとサンプルが一体化して回転するため像のブレが少なく、高精度の観察が可能である。   Furthermore, by using the centrifugal microscope of the present embodiment, it is possible to grasp the detection state without missing information (frame dropping) even in a reaction at a low rotation speed (low centrifugal force) region. Can do. At the same time, when observing faint light such as fluorescence observation, even if the exposure time is extended, the observation-side objective lens and the sample rotate together, so that there is little blurring of the image and high-precision observation is possible. .

また、本実施の形態の遠心顕微鏡Aでは、反応器6のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設けており、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することができると共に、蛍光観察を行うことができる。   In addition, the centrifugal microscope A of the present embodiment is provided with a fluorescence observation means capable of fluorescence observation of the sample of the reactor 6, and the state of the sample in the separation or synthesis reaction process is set at a high frame rate (number of frames). In addition to being able to confirm in real time with a stable image quality image, fluorescence observation can be performed.

そして、この蛍光観察手段として、回転盤4に反応器6と回転盤4の回転軸方向に対向して配設される照明装置41と、照明装置41からの励起光を反応器6のサンプルに照射する対物レンズ8aと、照明装置41からの励起光を透過する一方、反応器6のサンプルから反射した蛍光を反射してCCDカメラ10に送るダイクロイックビームスプリッター14とを設けている。従って、照明装置41からの励起光が、ダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズ8aにより反応器6のサンプルに照射されると、反応器6のサンプルから反射した蛍光が生じ、この蛍光がダイクロイックビームスプリッター14により反射してCCDカメラ10に送られることとなり、装置のコンパクト化を可能としながらも、高精度な蛍光観察を行うことができる。   And as this fluorescence observation means, the illuminating device 41 disposed on the rotating disk 4 so as to oppose the rotating axis direction of the reactor 6 and the rotating disk 4, and the excitation light from the illuminating device 41 as a sample of the reactor 6 An objective lens 8 a to be irradiated and a dichroic beam splitter 14 that transmits the excitation light from the illumination device 41 and reflects the fluorescence reflected from the sample of the reactor 6 to the CCD camera 10 are provided. Accordingly, when the excitation light from the illumination device 41 passes through the dichroic beam splitter 14 and is irradiated onto the sample of the reactor 6 by the objective lens 8a, fluorescence reflected from the sample of the reactor 6 is generated, and this fluorescence is dichroic. Reflected by the beam splitter 14 and sent to the CCD camera 10, high-accuracy fluorescence observation can be performed while making the apparatus compact.

また、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間にダイクロイックビームスプリッター14による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタ46を配設しており、ダイクロイックビームスプリッター14で反射された蛍光に励起光が混在したとしても、この励起光が励起光除去フィルタ46により除去されてCCDカメラ10に送られることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。   Further, an excitation light removing filter 46 for removing excitation light from the reflected light by the dichroic beam splitter 14 is disposed between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10, and excitation is performed on the fluorescence reflected by the dichroic beam splitter 14. Even if light is mixed, the excitation light is removed by the excitation light removal filter 46 and sent to the CCD camera 10, and a highly accurate fluorescent image can be obtained.

そして、照明装置41とダイクロイックビームスプリッター14と対物レンズ8aと反応器6を回転盤4の回転軸方向に沿って直列に配設すると共に、ダイクロイックビームスプリッター14と励起光除去フィルタ46とCCDカメラ10を回転盤4の径方向に沿って直列に配設している。そして、反応器6を回転盤4上に支持し、照明装置41を回転盤4の上方に配設し、照明装置41から反応器6のサンプルに向けて励起光を落射している。そのため、照明装置41、ダイクロイックビームスプリッター14、対物レンズ8a、反応器6、励起光除去フィルタ46、CCDカメラ10を回転盤4に効率良く配設することで、装置のコンパクト化及び高剛性化を可能とすることができる。また、各装置を全て回転盤4上に配設することで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。   The illuminating device 41, the dichroic beam splitter 14, the objective lens 8a, and the reactor 6 are arranged in series along the rotation axis direction of the rotating disk 4, and the dichroic beam splitter 14, the excitation light removing filter 46, and the CCD camera 10 are arranged. Are arranged in series along the radial direction of the rotating disk 4. The reactor 6 is supported on the turntable 4, the illumination device 41 is disposed above the turntable 4, and the excitation light is incident on the sample of the reactor 6 from the illumination device 41. For this reason, the illumination device 41, the dichroic beam splitter 14, the objective lens 8a, the reactor 6, the excitation light removal filter 46, and the CCD camera 10 are efficiently arranged on the rotating disk 4, thereby reducing the size and rigidity of the device. Can be possible. Further, by arranging all the devices on the turntable 4, it is possible to make the devices compact.

更に、照明装置41とダイクロイックビームスプリッター14との間に絞り系42と集光光学系43を配設しており、照明装置41からの励起光は、絞り系42により絞られ、集光光学系43により対物レンズ8aのバックフォーカス近傍に集光することとなり、コンパクトな光路設計を可能とすることができると共に、均一で、且つ、高光量の励起光を確保することができる。   Further, an aperture system 42 and a condensing optical system 43 are disposed between the illumination device 41 and the dichroic beam splitter 14, and excitation light from the illumination device 41 is stopped by the aperture system 42, and the condensing optical system. The light is condensed near the back focus of the objective lens 8a by 43, so that a compact optical path design can be achieved and uniform and high amount of excitation light can be secured.

[第2の実施の形態]
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る遠心顕微鏡の縦断面図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a centrifugal microscope according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態において、図9に示すように、遠心顕微鏡は、微小生物の重力走性挙動などを測定する目的で、比較的低遠心力(重力の数倍程度の過重力)を発生させるために特に低速域での可視下性を要求されるが、本実施の形態では、遠心顕微鏡Bが回転盤上へ顕微鏡システムを搭載しているため、回転数に関係なく高フレームレートの動画撮影が可能であり、特に動きの早い微小生物の挙動観察装置として最適である。同用途では、重力環境の急激な変化を再現するため、回転数変化応答の速い装置が要求されている。そこで、遠心顕微鏡Bを、ダイレクトドライブモータにより回転盤4を直接駆動するようにしてもよい。   In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the centrifugal microscope generates a relatively low centrifugal force (hypergravity about several times the gravity) for the purpose of measuring the gravitational behavior of micro-organisms. However, in this embodiment, since the centrifugal microscope B is equipped with a microscope system on a rotating disk, a high-frame-rate movie is used regardless of the number of rotations. It can be photographed and is particularly suitable as a device for observing the behavior of micro-organisms that move quickly. In the same application, in order to reproduce a sudden change in the gravitational environment, a device having a quick response to a change in the rotational speed is required. Therefore, the centrifugal microscope B may be driven directly by the direct drive motor.

即ち、ダイレクトドライブモータ50の外周側に位置する回転部51を回転盤4に取付けてモータビルトインタイプに構成する。これにより、回転数変化の応答性を向上できるとともに装置の小型化を達成できる。なお、ダイレクトドライブモータ50としては、例えば、日本精工株式会社製のPSモータ(1006シリーズ)を用いることができる。   That is, the rotating part 51 located on the outer peripheral side of the direct drive motor 50 is attached to the rotating disk 4 to constitute a motor built-in type. Thereby, it is possible to improve the responsiveness of the rotational speed change and to reduce the size of the apparatus. As the direct drive motor 50, for example, a PS motor (1006 series) manufactured by NSK Ltd. can be used.

更に、このダイレクトドライブモータ50の内側の固定部52の上方の取付部4bにスリップリング53を設け、例えば、画像のサンプリング間隔が長く画像がみえない場合や重力反応の著しく遅いサンプルを対象として長時間の連続観察が必要な場合等にはスリップリング53を介して映像信号を外部に伝送したり、電源を供給するようにしてもよい。また、スリップリング53を用いることにより、外部機器や、生体応用の場合に生体サンプルへの電波の影響を抑制した上で、遠心負荷テストを実施することができる。更に、電波の使用できない環境、例えば、医療機器、宇宙ステーション内、その他の電波干渉機器の周辺などでの利用を可能とすることができる。   Further, a slip ring 53 is provided on the mounting portion 4b above the fixed portion 52 inside the direct drive motor 50. For example, when the image sampling interval is long and the image is not visible, or a sample having a very slow gravity reaction is used as a target. When continuous observation of time is necessary, a video signal may be transmitted to the outside via the slip ring 53, or power may be supplied. Further, by using the slip ring 53, it is possible to carry out a centrifugal load test while suppressing the influence of radio waves on a biological sample in the case of an external device or a biological application. Furthermore, it can be used in an environment where radio waves cannot be used, for example, in medical equipment, in a space station, or in the vicinity of other radio interference equipment.

[第3の実施の形態]
図10は、本発明の第3の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図、図11は、第3の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図、図12は、第3の実施の形態の遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 10 is a perspective view showing an example of the overall configuration of a centrifugal microscope according to the third embodiment of the present invention, FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the centrifugal microscope of the third embodiment, and FIG. It is the schematic showing the optical path of the centrifuge microscope of embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態において、図10乃至図12に示すように、遠心顕微鏡Cは、倒立型遠心顕微鏡であって、回転盤4の外周部に配設されてサンプルを収容して回転盤4と共に回転する反応器6と、反応器6内におけるサンプルの状態を目視により観察するための顕微鏡8とから構成されている。そして、遠心顕微鏡Cは、反応器6内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質(液体、固体および気体、若しくはこれらの混合体など)を分離、あるいは、合成させている。   In the third embodiment, as shown in FIGS. 10 to 12, the centrifugal microscope C is an inverted centrifugal microscope, and is arranged on the outer peripheral portion of the rotating disk 4 to store the sample and to rotate the rotating disk 4. And a microscope 6 for visually observing the state of the sample in the reactor 6. Then, the centrifugal microscope C separates or synthesizes a predetermined substance (liquid, solid and gas, or a mixture thereof) from the sample by applying a centrifugal force to the sample in the reactor 6. I am letting.

この遠心顕微鏡Cにおいて、顕微鏡8は、反応器6内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤4の所定位置(外周部)へ固定されている。この回転盤4には、顕微鏡8で捉えた反応器6内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス(CCDカメラ)10と、撮像デバイス10で撮影された顕微鏡画像の撮影像を、リアルタイムで動画として無線により伝送するための映像無線伝送デバイス12が取付けられている。この場合、顕微鏡8は、光路が回転盤4の盤面(図11の上側の面)4aに対して所定の角度で部分的に屈折されており、CCDカメラ10は、所定角度で屈折された顕微鏡8の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられている。   In the centrifugal microscope C, the microscope 8 is fixed to a predetermined position (outer peripheral portion) of the rotating disk 4 so that the state of the sample in the reactor 6 can be observed. The rotating disk 4 includes an imaging device (CCD camera) 10 for capturing a sample microscope image in the reactor 6 captured by the microscope 8 and a captured image of the microscope image captured by the imaging device 10. A wireless video transmission device 12 for wirelessly transmitting a moving image in real time is attached. In this case, in the microscope 8, the optical path is partially refracted at a predetermined angle with respect to the surface of the turntable 4 (the upper surface in FIG. 11) 4a, and the CCD camera 10 is refracted at a predetermined angle. It is positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4 so that the above-described microscope image can be taken on the optical path 8.

本実施の形態の遠心顕微鏡Cにて、回転盤4には、その盤面4aに対して垂直方向へ所定の長さで延出したガイド(図示略)が設けられており、反応器6が装着されるサンプルホルダ71は、このガイドに沿って上下にスライド可能に支持されており、このサンプルホルダ71をスライドさせることで、顕微鏡8の焦点距離を調整する構造となっている。そして、この反応器6は、サンプルホルダ71に対してその下面に装着されており、サンプルに対して、下方から照明をあてる昇射照明装置を付加している。即ち、顕微鏡8にて、回転盤4の下面には、所定の照明装置(例えば、砲弾型のLED)41が設けられており、サンプルを下方から照らした状態で観察できるようにしている。   In the centrifugal microscope C of the present embodiment, the rotating disk 4 is provided with a guide (not shown) extending in a vertical direction with respect to the disk surface 4a, and the reactor 6 is mounted. The sample holder 71 is supported so as to be vertically slidable along the guide, and the focal length of the microscope 8 is adjusted by sliding the sample holder 71. The reactor 6 is attached to the lower surface of the sample holder 71, and an ascending illumination device for illuminating the sample from below is added. That is, in the microscope 8, a predetermined illumination device (for example, a bullet-type LED) 41 is provided on the lower surface of the rotating disk 4 so that the sample can be observed in an illuminated state from below.

また、照明装置41に対向する回転盤4の盤面4aには、顕微鏡8の鏡筒8bが一体に固定されており、この鏡筒8bに分光器として機能するダイクロイックビームスプリッター14が固定されると共に、このダイクロイックビームスプリッター14の上方に対物レンズ8aが固定されている。この場合、顕微鏡8の鏡筒8b内へダイクロイックビームスプリッター14を観察光路の屈折角に応じて任意に設定される所定角度だけ観察光路に対して傾斜して配設している。なお、図示しないが、鏡筒8bまたは回転盤4には、照明装置41とダイクロイックビームスプリッター14との間に位置して、下方から絞り系42と集光光学系43とが直列に配設されている。   A lens barrel 8b of the microscope 8 is integrally fixed to the surface 4a of the rotating disk 4 facing the illumination device 41, and a dichroic beam splitter 14 functioning as a spectroscope is fixed to the lens barrel 8b. The objective lens 8 a is fixed above the dichroic beam splitter 14. In this case, the dichroic beam splitter 14 is disposed in the lens barrel 8b of the microscope 8 so as to be inclined with respect to the observation optical path by a predetermined angle arbitrarily set according to the refraction angle of the observation optical path. Although not shown, the lens barrel 8b or the turntable 4 is located between the illumination device 41 and the dichroic beam splitter 14, and a diaphragm system 42 and a condensing optical system 43 are arranged in series from below. ing.

本実施の形態においては、顕微鏡8の対物レンズ8aに対して、反応器6が装着されたサンプルホルダ71が嵌合して上下に相対移動可能となっており、これにより対物レンズ8aと反応器6のサンプルとの焦点距離を調整可能である。また、対物レンズ8aの外周部にサンプルホルダ71が嵌合することで、対物レンズ8aと反応器6との間の外部振動(具体的には、回転盤4の回転によって生ずる回転振動)による相対変位を極小化させている。そのため、顕微鏡8は、常に安定して反応器6内のサンプル状態をブレのないクリアな画像として捉えることができ、分離過程あるいは合成過程におけるサンプルの状態を正確且つ確実に観察することが可能となる。なお、対物レンズ8aには、下方から視野絞り系72と開口絞り系73とが直列に配設されている。   In the present embodiment, a sample holder 71 equipped with a reactor 6 is fitted to the objective lens 8a of the microscope 8 so as to be relatively movable up and down, whereby the objective lens 8a and the reactor can be moved. The focal length with 6 samples can be adjusted. Further, when the sample holder 71 is fitted to the outer peripheral portion of the objective lens 8a, the relative vibration due to the external vibration between the objective lens 8a and the reactor 6 (specifically, the rotational vibration generated by the rotation of the rotating disk 4). The displacement is minimized. Therefore, the microscope 8 can always stably capture the sample state in the reactor 6 as a clear image without blurring, and can accurately and reliably observe the state of the sample in the separation process or the synthesis process. Become. The objective lens 8a has a field stop system 72 and an aperture stop system 73 arranged in series from below.

従って、照明装置41からの励起光は、絞り系42で絞られ、集光光学系43により集光されて対物レンズ8aに入射し、ダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズ8aのバックフォーカス(後焦点面)近傍に集光される。そして、励起光が対物レンズ8aによりサンプルに照射されると、特定の物質の反射光(蛍光)がダイクロイックビームスプリッター14に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する505nm以上の波長の光のみを反射し、撮像デバイスであるCCDカメラ10へ送る。   Therefore, the excitation light from the illuminating device 41 is stopped by the stop system 42, condensed by the condensing optical system 43, enters the objective lens 8 a, passes through the dichroic beam splitter 14, and is back-focused by the objective lens 8 a ( Focused in the vicinity of the rear focal plane). When the sample is irradiated with the excitation light by the objective lens 8a, the reflected light (fluorescence) of the specific substance returns to the dichroic beam splitter 14, and only the light having a wavelength of 505 nm or more derived from the fluorescence emission of the specific substance. Is reflected and sent to the CCD camera 10 which is an imaging device.

本実施の形態においては、回転盤4に対し、上述した顕微鏡画像を動画として撮影するCCDカメラ10と共に、CCDカメラ10で撮影された顕微鏡画像のカメラ映像(撮影像)をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイス12が取付けられている。また、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間には、ダイクロイックビームスプリッター14による反射光のうち、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ46が配設されている。   In the present embodiment, a camera image (captured image) of the microscope image captured by the CCD camera 10 is wirelessly transmitted to the rotating disk 4 in real time as well as the CCD camera 10 that captures the above-described microscope image as a movie. A video wireless transmission device 12 is attached. In addition, an excitation light removal filter 46 that removes excitation light included in the fluorescent light from the reflected light from the dichroic beam splitter 14 is disposed between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10.

このように本実施の形態の遠心顕微鏡Cでは、反応器6を回転盤4の上方に支持し、照明装置41を回転盤4の下方に配設し、照明装置41から反応器6のサンプルに向けて励起光を昇射可能としている。そのため、照明装置41を回転盤4の下方に配設する一方、その他の装置を回転盤4上に配設することで、サンプルへのアクセスを容易化し、且つ、対物レンズ8aとサンプル間の作動距離を短くすることができ、対物レンズ8aの開口率を向上することができるため、明るい観察を可能とすることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。また、照明装置41以外の装置を回転盤4上に倒立して配設することで、鏡筒8bを回転盤4に固定することができ、光学系の振動を緩和することができる。   As described above, in the centrifugal microscope C according to the present embodiment, the reactor 6 is supported above the turntable 4, the illumination device 41 is disposed below the turntable 4, and the sample from the illumination device 41 to the reactor 6 is provided. The excitation light can be raised toward the target. Therefore, the illumination device 41 is disposed below the turntable 4, while the other devices are provided on the turntable 4, thereby facilitating access to the sample and the operation between the objective lens 8a and the sample. Since the distance can be shortened and the aperture ratio of the objective lens 8a can be improved, bright observation can be achieved and the apparatus can be made compact. Further, by disposing an apparatus other than the illumination device 41 while being inverted on the rotating disk 4, the lens barrel 8b can be fixed to the rotating disk 4, and vibrations of the optical system can be reduced.

また、本実施の形態の遠心顕微鏡Cでは、倒立型にすることで蛍光観察以外でも、サンプルへのアクセスを容易化しつつ、レンズをサンプルに近づけて高開口率の(明るい)測定ができるという効果があり、同時に分解能を向上することができる。   In addition, the centrifugal microscope C according to the present embodiment has an effect that the lens can be brought close to the sample and can be measured with a high aperture ratio (brightness) while facilitating access to the sample by using the inverted microscope other than the fluorescence observation. At the same time, the resolution can be improved.

なお、本実施の形態の遠心顕微鏡Cでも、前述の第2の実施の形態のように、スリップリングを設けることで、映像信号を外部に伝送したり、電源を供給するようにしている。この場合、液体金属(水銀など)を導電担体とした非接触式のロータリコネクタ(例えば、メルコタック社製のmodel 331)や、発光素子と受光素子を組合わせて光学的に非接触送受信を行えるロータリコネクタ(例えば、日本マルコ株式会社製 ロータリリンクコネクタ Type2)など、非ブラシタイプのスリップリングを用いて映像信号を伝送する。   In the centrifugal microscope C of the present embodiment, a video signal is transmitted to the outside or power is supplied by providing a slip ring as in the second embodiment. In this case, contactless transmission / reception can be performed optically by combining a non-contact rotary connector (for example, model 331 manufactured by Melco Tac) using a liquid metal (such as mercury) as a conductive carrier, or a combination of a light emitting element and a light receiving element. A video signal is transmitted using a non-brush type slip ring such as a rotary connector (for example, rotary link connector Type 2 manufactured by Nippon Marco Co., Ltd.).

このようなスリップリングを用いることで、無線伝送に比べ、外部電波の影響を受け難くてノイズが少ない。また、映像送信用のトランスミッターやアンテナを顕微鏡に設置する必要がなく、それらへの電源供給も不要となるため、装置構造を簡略化できる。更に、受信機が必要なく、システムとしてもコンパクトになる。この点は、遠心顕微鏡全体(各実施の形態共通)にいえることである。   By using such a slip ring, it is less affected by external radio waves and has less noise than wireless transmission. In addition, it is not necessary to install a transmitter or antenna for video transmission on the microscope, and it is not necessary to supply power to them, so that the structure of the apparatus can be simplified. Furthermore, no receiver is required, and the system is compact. This is true of the entire centrifugal microscope (common to all embodiments).

また、倒立型遠心顕微鏡に適用した場合、これまでは送信用のアンテナを回転中心に設置する必要があったが、これが不要となる。そのため、サンプルを上下するZ軸ステージを装置の中心近傍に配置することができ、ステージにかかる遠心力を軽減できるため、サンプルホルダの振動を低減できる。また、サンプルホルダーまでの距離を短くできるため、フォーカス調整のためのサンプルステージの上下動が滑らかに実施できる。なお、以前のタイプは、サンプルステージの内径面がレンズと干渉して滑らかな上下動を阻害する場合がある。今回は、更にガイドブッシュを取付けることにより、部材の弾性変形などによるサンプルホルダと対物レンズのアライメントが発生し難い様に工夫している。   Further, when applied to an inverted centrifugal microscope, it has been necessary to install a transmitting antenna at the center of rotation, but this is not necessary. Therefore, the Z-axis stage for moving the sample up and down can be disposed near the center of the apparatus, and the centrifugal force applied to the stage can be reduced, so that the vibration of the sample holder can be reduced. In addition, since the distance to the sample holder can be shortened, the sample stage can be smoothly moved up and down for focus adjustment. In the previous type, the inner surface of the sample stage may interfere with the lens and obstruct smooth vertical movement. This time, the guide bush is further attached so that the alignment between the sample holder and the objective lens due to elastic deformation of the member is difficult to occur.

[第4の実施の形態]
図12は、本発明の第4の実施の形態に係る遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。なお、本実施の形態の遠心顕微鏡における全体構成は、上述した実施の形態3とほぼ同様であり、図10を用いて説明すると共に、この実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12 is a schematic diagram showing an optical path of a centrifugal microscope according to the fourth embodiment of the present invention. The overall configuration of the centrifugal microscope of the present embodiment is substantially the same as that of the above-described third embodiment, and will be described with reference to FIG. 10 and members having the same functions as those described in this embodiment. Are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

第4の実施の形態において、図13に示すように、遠心顕微鏡Dは、倒立型遠心顕微鏡であって、主たる構成は第3の実施形態と同様である。本実施の形態にて、顕微鏡8は、反応器6内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤4の所定位置(外周部)へ固定されている。この回転盤4には、顕微鏡8で捉えた反応器6内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス(CCDカメラ)10が取付けられている。この場合、顕微鏡8は、光路がダイクロイックビームスプリッター14により回転盤4の盤面4aに対して所定の角度で部分的に屈折されており、CCDカメラ10は、所定角度で屈折された顕微鏡8の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられている。そして、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間には、励起光除去フィルタ46が配設されている。   In the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, the centrifugal microscope D is an inverted centrifugal microscope, and the main configuration is the same as that of the third embodiment. In this Embodiment, the microscope 8 is being fixed to the predetermined position (outer peripheral part) of the turntable 4 so that the state of the sample in the reactor 6 can be observed. An imaging device (CCD camera) 10 for taking a sample microscopic image in the reactor 6 captured by the microscope 8 is attached to the turntable 4. In this case, the optical path of the microscope 8 is partially refracted by the dichroic beam splitter 14 with respect to the surface 4a of the rotating disk 4 at a predetermined angle, and the CCD camera 10 receives the light of the microscope 8 refracted at the predetermined angle. It is positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4 so that the above-described microscope image can be taken on the road. An excitation light removal filter 46 is disposed between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10.

また、回転盤4には、顕微鏡8で捉えた反応器6内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための第2の撮像デバイス(CCDカメラ)82が取付けられている。この場合、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間に、第2のダイクロイックビームスプリッター81が設けられている。顕微鏡8は、光路がダイクロイックビームスプリッター14,81により2度屈折されており、CCDカメラ82は、この2度屈折された顕微鏡8の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤4の回転中心の近傍に位置付けられている。そして、ダイクロイックビームスプリッター82とCCDカメラ81との間には、励起光除去フィルタ83が配設されている。   In addition, a second imaging device (CCD camera) 82 for taking a microscopic image of the sample state in the reactor 6 captured by the microscope 8 is attached to the turntable 4. In this case, a second dichroic beam splitter 81 is provided between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10. The optical path of the microscope 8 is refracted twice by the dichroic beam splitters 14 and 81, and the CCD camera 82 can take the above-described microscope image on the optical path of the microscope 8 refracted twice. It is positioned in the vicinity of the rotation center of the turntable 4. An excitation light removal filter 83 is disposed between the dichroic beam splitter 82 and the CCD camera 81.

従って、照明装置41からの励起光mは、絞り系42で絞られ、集光光学系43により集光されて対物レンズ8aに入射し、ダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズ8aのバックフォーカス(後焦点面)近傍に集光される。そして、励起光が対物レンズ8aによりサンプルに照射されると、特定の物質の反射光(蛍光)がダイクロイックビームスプリッター14に戻り、この特定の物質の蛍光発光nに由来する505nm以上の波長の光のみを反射する。そして、この特定の物質の蛍光発光nは、ダイクロイックビームスプリッター81により、所定の2つの波長が分光され、一方の波長の光がCCDカメラ10へ送られ、他方の波長の光がCCDカメラ82へ送られる。   Therefore, the excitation light m from the illumination device 41 is stopped by the stop system 42, is collected by the condensing optical system 43, enters the objective lens 8a, passes through the dichroic beam splitter 14, and is back-focused by the objective lens 8a. Focused near (rear focal plane). When the sample is irradiated with the excitation light by the objective lens 8a, the reflected light (fluorescence) of the specific substance returns to the dichroic beam splitter 14, and light having a wavelength of 505 nm or more derived from the fluorescence emission n of the specific substance. Only reflect. Then, the fluorescence emission n of this specific substance is split into two predetermined wavelengths by the dichroic beam splitter 81, the light of one wavelength is sent to the CCD camera 10, and the light of the other wavelength is sent to the CCD camera 82. Sent.

このように本実施の形態の遠心顕微鏡Dでは、蛍光観察を実施する場合に、1波長帯域の蛍光像だけではなく、2波長帯域の蛍光像を同時に観察することができる。この場合、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間に第2のダイクロイックビームスプリッター81を設け、このダイクロイックビームスプリッター81により屈折した光をCCDカメラ82に取り込んでいる。これにより、最初のダイクロイックミラー14で分光した光をさらに第2のダイクロイックミラー81で分光して、2波長帯域の同時観察を可能とすることができる。例えば、細胞を測定する場合GFPによる緑色の特定部位観察と、赤色による細胞内物質の自家蛍光像の観察が可能となる。この場合、最初のダイクロイックミラー14で分光した光を複数に分光し、3波長帯域以上の同時観察を可能としてもよい。   Thus, in the centrifugal microscope D of the present embodiment, when performing fluorescence observation, it is possible to simultaneously observe not only the fluorescence image in the 1 wavelength band but also the fluorescence image in the 2 wavelength band. In this case, a second dichroic beam splitter 81 is provided between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10, and light refracted by the dichroic beam splitter 81 is taken into the CCD camera 82. As a result, the light split by the first dichroic mirror 14 can be further split by the second dichroic mirror 81 to enable simultaneous observation of two wavelength bands. For example, when measuring cells, it is possible to observe a specific site in green by GFP and to observe an autofluorescence image of intracellular substance in red. In this case, the light split by the first dichroic mirror 14 may be split into a plurality of light beams to enable simultaneous observation over three wavelength bands.

[第5の実施の形態]
図14は、本発明の第5の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図、図15−1及び図15−2は、第5の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an essential part of a centrifugal microscope according to a fifth embodiment of the present invention, and FIGS. 15A and 15B are diagrams illustrating an excitation light removing filter in the centrifugal microscope according to the fifth embodiment. It is a graph showing an absorption wavelength area. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

第5の実施の形態の第1の実施の形態の遠心顕微鏡Aとほぼ同様の構成となっており、集光光学系が相違すると共に励起光除去フィルタ94が追加された構成となっている。第5の実施の形態にて、図14に示すように、遠心顕微鏡Aでは、顕微鏡8にて、鏡筒8bの上部には、所定の照明装置41が設けられており、サンプルを上方から照らした状態で観察できるようにしている。また、鏡筒8bには、照明装置41とミラー14との間に位置して、上方から絞り系42と集光光学系91とが直列に配設されている。   The configuration of the fifth embodiment is substantially the same as that of the centrifugal microscope A of the first embodiment. The condensing optical system is different and an excitation light removal filter 94 is added. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 14, in the centrifugal microscope A, the microscope 8 is provided with a predetermined illumination device 41 above the lens barrel 8b, and illuminates the sample from above. So that it can be observed. In addition, the lens barrel 8b is positioned between the illumination device 41 and the mirror 14, and a diaphragm system 42 and a condensing optical system 91 are arranged in series from above.

集光光学系91は、絞り系42を透過した照明装置41の照明光を集光してミラー14に伝達するものである。本実施の形態にて、集光光学系91は、光源41からの照射光の照射方向に直列に配置される2つの集光レンズ92,93から構成されている。   The condensing optical system 91 condenses the illumination light of the illumination device 41 that has passed through the aperture system 42 and transmits it to the mirror 14. In this embodiment, the condensing optical system 91 includes two condensing lenses 92 and 93 arranged in series in the irradiation direction of the irradiation light from the light source 41.

集光光学系91において、上方に配置された集光レンズ92は、平凸レンズであって、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製TECH SPEC φ12 平凸レンズ(PCX)(焦点距離12〜100mm)を用いている。また、下方に配置された集光レンズ93は、両凸レンズであって、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製TECH SPEC φ12 両凸レンズ(DCX)(焦点距離12〜100mm)を用いている。   In the condensing optical system 91, the condensing lens 92 disposed above is a plano-convex lens, for example, using a TECH SPEC φ12 plano-convex lens (PCX) (focal length 12 to 100 mm) manufactured by Edmund Optics. Yes. The condensing lens 93 disposed below is a biconvex lens, and for example, a TECH SPEC φ12 biconvex lens (DCX) (focal length 12 to 100 mm) manufactured by Edmund Optics Corporation is used.

この場合、2つの集光レンズ92,93は、屈折率が異なるものであって、光源41からの照射光を2段階屈折させることで、観察精度を維持しながら焦点距離を短縮可能としている。そして、集光レンズ92を平凸レンズとし、集光レンズ93を両凸レンズとすることで、照射光をできるだけ大きな面積で受け止め、適正な位置に均一に集光可能としている。   In this case, the two condensing lenses 92 and 93 have different refractive indexes, and the irradiation distance from the light source 41 is refracted in two stages so that the focal length can be shortened while maintaining the observation accuracy. The condenser lens 92 is a plano-convex lens and the condenser lens 93 is a biconvex lens, so that irradiation light can be received in as large an area as possible and can be uniformly condensed at an appropriate position.

なお、ここでは、絞り系42とダイクロイックビームスプリッター14との間に集光光学系91を設けたが、この位置に限るものではない。例えば、絞り系42とダイクロイックビームスプリッター14との間に集光レンズ92を配置し、ダイクロイックビームスプリッター14と対物レンズとの間に集光レンズ93を配置してもよい。また、集光光学系91を構成する集光レンズの個数も2つに限るものではなく、選定されたレンズの種類によって3つ以上の複数としてもよい。   Here, the condensing optical system 91 is provided between the aperture system 42 and the dichroic beam splitter 14, but the present invention is not limited to this position. For example, the condenser lens 92 may be disposed between the aperture system 42 and the dichroic beam splitter 14, and the condenser lens 93 may be disposed between the dichroic beam splitter 14 and the objective lens. The number of condensing lenses constituting the condensing optical system 91 is not limited to two, and may be three or more depending on the type of the selected lens.

また、光源41と反応器との間、具体的には、光源41と絞り系42との間に、光源41から照射される励起光から予め設定された所定の波長の励起光を除去する励起光除去フィルタ94が配設されている。この励起光除去フィルタ94は、光源41からの励起光に含まれる蛍光の波長領域に図った波長範囲の励起光成分を除去するものである。なお、図示しないが、第1の実施の形態(図4参照)と同様に、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間に、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ46が配設されている。   Further, excitation that removes excitation light having a predetermined wavelength from excitation light emitted from the light source 41 between the light source 41 and the reactor, specifically, between the light source 41 and the diaphragm system 42. A light removal filter 94 is provided. The excitation light removal filter 94 removes an excitation light component in a wavelength range intended for the fluorescence wavelength region included in the excitation light from the light source 41. Although not shown, an excitation light removal filter 46 for removing excitation light contained in the fluorescence is arranged between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10 as in the first embodiment (see FIG. 4). It is installed.

本実施の形態では、光源41とCCDカメラ10との間に、2つの励起光除去フィルタ94,46が配設される。ここで、励起光除去フィルタ94,46の役割に関して説明する。1つの励起光除去フィルタ46だけを用いた場合、図15−1に示す場合、励起光除去フィルタ46により所定の波長領域αを吸収すると、斜線で表す波長領域の励起光λが残留する。この場合、溶液中の蛍光ビーズなどの蛍光発光強度の強い物質を観察する場合には、観察精度に大きな影響を与えないが、観察対象物の蛍光発生強度が弱くより微小なもの、例えば、GFPを発現させた細胞内物質などを対象として観察する場合には、コントラストの低下、解像度不足などの観察精度へ悪影響を与えてしまうおそれがある。 In the present embodiment, two excitation light removal filters 94 and 46 are disposed between the light source 41 and the CCD camera 10. Here, the role of the excitation light removal filters 94 and 46 will be described. When only one excitation light removal filter 46 is used, in the case shown in FIG. 15A, when the predetermined wavelength region α is absorbed by the excitation light removal filter 46, the excitation light λ 1 in the wavelength region represented by oblique lines remains. In this case, when observing a substance having a high fluorescence emission intensity such as a fluorescent bead in the solution, the observation accuracy is not greatly affected, but the fluorescence generation intensity of the observation target is weaker and more minute, for example, GFP In the case of observing an intracellular substance in which expression is expressed, there is a risk of adversely affecting observation accuracy such as a decrease in contrast and insufficient resolution.

一方、2つの励起光除去フィルタ94,46を用いた場合、図15−2に示すように、蛍光λの強度が非常に弱い場合、まず、励起光除去フィルタ94により蛍光λの波長領域の入った波長範囲の励起光λを吸収し、好ましいのは、励起光λの強度のピーク部βを透過し、それ以外の波長範囲を吸収する。次に、励起光除去フィルタ46により所定の波長領域αを吸収すると、励起光λがほとんど吸収されることとなる。このように吸収する光の励起光λの強度が透過する光の蛍光λの強度より大きいと、励起光除去フィルタ46だけでは、残留する励起光λの光が多くなるが、この場合であっても、励起光λの光を確実に吸収することができ、観察対象物が細胞やガラスビーズより微小なGFPやたんぱく質などの物質も高精度な観察が可能となる。この2つの励起光除去フィルタ94,46を組み合わせることで、蛍光λの強度が非常に弱い場合であっても、これを適正に透過させることができ、一般の顕微鏡で利用されるような大型の光源(例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、高集積LED、大型レーザ光源など)を用いる必要はなく、小型の光源で蛍光観察を行うことが可能となる。そのため、顕微鏡の鏡筒8bを簡素化することができ、遠心回転負荷をより低減することができると共に、安定した観察像を得ることができる。 On the other hand, when two excitation light removal filters 94 and 46 are used, as shown in FIG. 15B, when the intensity of the fluorescence λ 2 is very weak, first, the wavelength region of the fluorescence λ 2 is obtained by the excitation light removal filter 94. The excitation light λ 1 in the wavelength range including is absorbed, and preferably, the peak portion β of the intensity of the excitation light λ 1 is transmitted and the other wavelength range is absorbed. Next, when the predetermined wavelength region α is absorbed by the excitation light removal filter 46, the excitation light λ 1 is almost absorbed. When the intensity of the excitation light λ 1 of the absorbed light is larger than the intensity of the fluorescence λ 2 of the transmitted light, the amount of the remaining excitation light λ 1 increases with the excitation light removal filter 46 alone. Even so, the light of the excitation light λ 1 can be reliably absorbed, and a substance such as GFP or protein whose observation object is smaller than cells or glass beads can be observed with high accuracy. By combining these two excitation light removal filters 94 and 46, even when the intensity of the fluorescent light λ 2 is very weak, it can be transmitted appropriately, and it is a large size used in a general microscope. No light source (for example, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a highly integrated LED, or a large laser light source) can be used, and fluorescence observation can be performed with a small light source. Therefore, the microscope barrel 8b can be simplified, the centrifugal rotation load can be further reduced, and a stable observation image can be obtained.

この場合、励起光除去フィルタ94,46は、異なる波長領域の励起光を除去可能となっている。具体的に、例えば、励起光除去フィルタ46は、反射光のうち、所定値以上の光だけを透過する吸収フィルタであり、例えば、セムロック製FF01−512/630−25を用いて、512nm周辺(約25nm幅)の光だけを透過する。また、除去フィルタ94は、励起光のうち、所定波長領域の光だけを透過する吸収フィルタであり、例えば、セムロック製FF01−470/22−25を用いて、450nm〜495nmのみの光を透過する。   In this case, the excitation light removal filters 94 and 46 can remove excitation light in different wavelength regions. Specifically, for example, the excitation light removal filter 46 is an absorption filter that transmits only the light of a predetermined value or more out of the reflected light. For example, by using Semlock FF01-512 / 630-25, Only light of about 25 nm width) is transmitted. Further, the removal filter 94 is an absorption filter that transmits only light in a predetermined wavelength region of the excitation light. For example, using the FF01-470 / 22-25 manufactured by Semlock, the removal filter 94 transmits only light of 450 nm to 495 nm. .

ここで,光源41とダイクロイックビームスプリッター14の間に短波長側の励起光除去フィルタ94を設け、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間に長波長側の励起光除去フィルタ46を設けたが、これらはこの位置に限るものではない。ただし、サンプル(反応器6)へ照射される励起光への干渉を避けるため、長波長側の励起光除去フィルタ46はダイクロイックビームスプリッター14で観察光が屈折され、照射される励起光の光路と分離された後に設けることが望ましい。また、同様の理由で、短波長側の励起光除去フィルタ94は,光源41とダイクロイックビームスプリッター14の間に設けることが望ましい。   Here, an excitation light removal filter 94 on the short wavelength side is provided between the light source 41 and the dichroic beam splitter 14, and an excitation light removal filter 46 on the long wavelength side is provided between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10. These are not limited to this position. However, in order to avoid interference with the excitation light irradiated to the sample (reactor 6), the excitation light removal filter 46 on the long wavelength side refracts the observation light by the dichroic beam splitter 14, and the optical path of the irradiated excitation light It is desirable to provide after separation. For the same reason, it is desirable to provide the excitation light removal filter 94 on the short wavelength side between the light source 41 and the dichroic beam splitter 14.

本実施の形態の遠心顕微鏡Aにて、照明装置41からの励起光は、絞り系42を通過することで絞られ、その絞り光が集光光学系91により集光されて対物レンズに入射する。この場合、絞り光は、ダイクロイックビームスプリッター14を透過し、対物レンズのバックフォーカス(後焦点面)近傍に集光するように、集光光学系91により調整される。そして、励起光が対物レンズによりサンプルに照射されると、特定の物質から発生した反射光(蛍光)がダイクロイックビームスプリッター14に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する光のみを屈折するように反射し、撮像デバイスであるCCDカメラへ送る。   In the centrifugal microscope A of the present embodiment, the excitation light from the illumination device 41 is narrowed by passing through the diaphragm system 42, and the diaphragm light is condensed by the condensing optical system 91 and enters the objective lens. . In this case, the aperture light is adjusted by the condensing optical system 91 so that it passes through the dichroic beam splitter 14 and is condensed near the back focus (rear focal plane) of the objective lens. Then, when the sample is irradiated with the excitation light by the objective lens, the reflected light (fluorescence) generated from the specific substance returns to the dichroic beam splitter 14, and only the light derived from the fluorescence emission of the specific substance is refracted. And sent to a CCD camera as an imaging device.

このように本実施の形態の遠心顕微鏡Aでは、光源41とダイクロイックビームスプリッター14との間に集光光学系91を配設し、この集光光学系91として、励起光の照射方向に直列に配置される2つの集光レンズ92,93を設けている。一般に、集光レンズの焦点距離を小さくするには、レンズの屈折率を大きくするか、曲率半径を小さくする必要がある。そのためには、特殊な材料のレンズを用いることが考えられるが、高コスト化を招く。また、ボールレンズのような曲率半径の小さなレンズを採用すればよいが、レンズの各種単色収差が大きくなり、解像度の低下、像のゆがみ等の観察精度低下を生じるおそれがある。こうした収差は、レンズ中心部を透過する光と、レンズ端部を透過する光の干渉によって生じ、一般の顕微鏡では絞り(アイリス)を設けて光の透過部位をレンズ中心近傍へ限定することによって補正される。ただし、この場合は像の明るさを確保するために光源を強化(高出力化)する必要があり、電源容量、設置スペースなどの制限される当該遠心顕微鏡には不適切である。そのため、本実施の形態では、複数の集光レンズ92,93を用いることで、光源41から焦点距離までの距離を短くし、装置のコンパクト化を可能とすることができる。その結果、装置の軽量化が可能となり、回転時に顕微鏡に作用する遠心力が軽減され、振動を低減して観察の高精度化を可能とすることができる。更に、特殊な材料のレンズを用いる必要がなく、生産コストを低減することができる。   As described above, in the centrifugal microscope A according to the present embodiment, the condensing optical system 91 is disposed between the light source 41 and the dichroic beam splitter 14, and the condensing optical system 91 is connected in series in the irradiation direction of the excitation light. Two condensing lenses 92 and 93 are provided. In general, in order to reduce the focal length of a condenser lens, it is necessary to increase the refractive index of the lens or to reduce the radius of curvature. For this purpose, it is conceivable to use a lens made of a special material, but this leads to an increase in cost. Further, although a lens having a small curvature radius such as a ball lens may be employed, various monochromatic aberrations of the lens become large, and there is a possibility that the observation accuracy such as a reduction in resolution and distortion of the image may be caused. These aberrations are caused by interference between the light transmitted through the center of the lens and the light transmitted through the end of the lens. In a general microscope, an iris is provided to limit the light transmission area to the vicinity of the center of the lens. Is done. However, in this case, the light source needs to be strengthened (high output) to ensure the brightness of the image, which is inappropriate for the centrifugal microscope in which the power source capacity, installation space, and the like are limited. Therefore, in this embodiment, by using the plurality of condensing lenses 92 and 93, the distance from the light source 41 to the focal length can be shortened, and the apparatus can be made compact. As a result, the apparatus can be reduced in weight, the centrifugal force acting on the microscope at the time of rotation can be reduced, and vibration can be reduced to improve the observation accuracy. Furthermore, it is not necessary to use a lens made of a special material, and the production cost can be reduced.

また、光源41と集光光学系91との間に励起光から所定の波長領域の光を除去する励起光除去フィルタ94を配設すると共に、ダイクロイックビームスプリッター14とCCDカメラ10との間に反射光から所定の波長領域の光を除去する励起光除去フィルタ46を配設し、各励起光除去フィルタ94,46は、異なる波長領域の光を除去する。そのため、光源から照射された励起光、ダイクロイックビームスプリッター14により反射された蛍光から、蛍光の波長領域に入った波長範囲の励起光が除去され、より鮮明な画像を得ることが可能となり、光源41の形態(波長特性、強度)や観察対象物に拘らず高精度な蛍光画像を得ることができる。   In addition, an excitation light removal filter 94 that removes light in a predetermined wavelength region from the excitation light is disposed between the light source 41 and the condensing optical system 91, and reflected between the dichroic beam splitter 14 and the CCD camera 10. An excitation light removal filter 46 that removes light in a predetermined wavelength region from the light is disposed, and each excitation light removal filter 94, 46 removes light in a different wavelength region. Therefore, the excitation light in the wavelength range that enters the wavelength region of the fluorescence is removed from the excitation light emitted from the light source and the fluorescence reflected by the dichroic beam splitter 14, and a clearer image can be obtained. A highly accurate fluorescent image can be obtained regardless of the form (wavelength characteristics, intensity) and the observation object.

[第6の実施の形態]
図16は、本発明の第6の実施の形態に係る遠心顕微鏡における集光光学系の開口数と作動距離を表すグラフである。なお、本実施の形態の遠心顕微鏡における全体構成は、上述した実施例1とほぼ同様であり、図4を用いて説明すると共に、この実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
FIG. 16 is a graph showing the numerical aperture and working distance of the condensing optical system in the centrifugal microscope according to the sixth embodiment of the present invention. The overall configuration of the centrifugal microscope according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, and will be described with reference to FIG. 4 and a member having the same function as that described in the present embodiment. Are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.

第6の実施の形態では、反応器のサンプルに対して、上方から照明をあてる落射照明装置を付加した遠心顕微鏡を採用している。この落射照明式の遠心顕微鏡では、対物レンズと反応器との間に作業用スペースが必要となるものの、構造上このスペースが制限されてしまう。そのため、対物レンズを選定する場合、ある程度の作動距離を維持しながら開口率の大きい(明るい)ものを採用することが望ましい。本実施の形態では、図4に示すように、遠心顕微鏡Aの顕微鏡8は、回転盤4の所定位置に固定され、反応器6内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ8aと、対物レンズ8aが捉えた顕微鏡画像を撮像デバイス10まで伝達するための光路が内部に形成された鏡筒8bとを有している。また、顕微鏡8は、反応器6のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段として、鏡筒8bに、照明装置41と、絞り系42と、集光光学系43と、ダイクロイックビームスプリッター14が設けられて構成されている。   In the sixth embodiment, a centrifugal microscope is employed in which an epi-illumination device that illuminates the sample of the reactor from above is added. In this epi-illumination type centrifugal microscope, a working space is required between the objective lens and the reactor, but this space is limited due to the structure. For this reason, when selecting an objective lens, it is desirable to use a lens having a large aperture ratio (bright) while maintaining a certain working distance. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the microscope 8 of the centrifugal microscope A is fixed at a predetermined position on the rotating disk 4 and includes an objective lens 8 a that captures the state of the sample in the reactor 6, and an objective lens 8 a. It has a lens barrel 8b in which an optical path for transmitting the captured microscopic image to the imaging device 10 is formed. Further, the microscope 8 is provided with an illumination device 41, a diaphragm system 42, a condensing optical system 43, and a dichroic beam splitter 14 in a lens barrel 8b as fluorescence observation means capable of fluorescence observation of a sample of the reactor 6. Configured.

このように構成された顕微鏡8にて、対物レンズ8aは、開口数が0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離が0.2〜18.0mmの範囲に設定されている。即ち、対物レンズ8aとしての機能は、開口数と作動距離との関係を最適化することで良好に発揮される。例えば、図16に示すように、開口数を高くして作動距離を短くした領域cの場合、解像度は向上するものの、反応器6近傍の空間が減少することから、サンプル交換などの作業性が低下してしまう。また、プレパラートなどサンプル上にカバーや突起物があって、レンズを近づけることが難しいことから、サンプルを観察できない場合があるなどの問題が発生してしまう。一方、開口数を低くして作動距離を長くした領域aの場合、反応器6近傍の空間が十分となり、サンプル交換などの作業性が良好となるが、解像度は低下してしまう。   In the microscope 8 thus configured, the objective lens 8a has a numerical aperture in the range of 0.3 to 1.3 and a working distance in the range of 0.2 to 18.0 mm. That is, the function as the objective lens 8a is satisfactorily exhibited by optimizing the relationship between the numerical aperture and the working distance. For example, as shown in FIG. 16, in the case of the region c in which the numerical aperture is increased and the working distance is shortened, the resolution is improved, but the space near the reactor 6 is reduced. It will decline. In addition, since there are covers and protrusions on the sample such as a preparation and it is difficult to bring the lens close to the sample, there arises a problem that the sample may not be observed. On the other hand, in the region a where the numerical aperture is lowered and the working distance is lengthened, the space near the reactor 6 becomes sufficient and workability such as sample exchange is improved, but the resolution is lowered.

そのため、本実施の形態では、対物レンズ8aにて、開口数0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離0.2〜18.0mmの範囲に設定している。この場合、好ましくは、対物レンズ8aにて、開口数0.5〜0.55の範囲で、且つ、作動距離8.3〜10.6mmの範囲に設定するとよい。   Therefore, in the present embodiment, the objective lens 8a is set to have a numerical aperture in the range of 0.3 to 1.3 and a working distance in the range of 0.2 to 18.0 mm. In this case, the objective lens 8a is preferably set to a numerical aperture of 0.5 to 0.55 and a working distance of 8.3 to 10.6 mm.

このように本実施の形態の落射照明式の遠心顕微鏡Aでは、対物レンズ8aの開口数を0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離が0.2〜18.0mmの範囲、好ましくは、対物レンズ8aにて、開口数0.5〜0.55の範囲で、且つ、作動距離8.3〜10.6mmの範囲に設定している。従って、開口数と作動距離との関係を最適化することで、蛍光画像の高い解像度と装置の高い操作性の両立を可能とすることができる。   Thus, in the epi-illumination type centrifugal microscope A according to the present embodiment, the numerical aperture of the objective lens 8a is in the range of 0.3 to 1.3, and the working distance is in the range of 0.2 to 18.0 mm. Preferably, the objective lens 8a is set to have a numerical aperture of 0.5 to 0.55 and a working distance of 8.3 to 10.6 mm. Therefore, by optimizing the relationship between the numerical aperture and the working distance, it is possible to achieve both high resolution of the fluorescent image and high operability of the apparatus.

[第7の実施の形態]
図17は、本発明の第7の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図、図18−1及び図18−2は、第7の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
[Seventh Embodiment]
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of an essential part of a centrifugal microscope according to the seventh embodiment of the present invention, and FIGS. 18A and 18B are schematic views showing modifications of the centrifugal microscope according to the seventh embodiment. FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as what was demonstrated in embodiment mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

第7の実施の形態にて、図17に示すように、遠心顕微鏡の顕微鏡8は、反応器6内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ8aを有している。また、顕微鏡8は、反応器6のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段として、照明装置と、絞り系と、集光光学系と、ダイクロイックビームスプリッターとを有している。   In the seventh embodiment, as shown in FIG. 17, the microscope 8 of the centrifugal microscope has an objective lens 8 a that captures the state of the sample in the reactor 6. Further, the microscope 8 includes an illumination device, a diaphragm system, a condensing optical system, and a dichroic beam splitter as fluorescence observation means capable of fluorescence observation of the sample in the reactor 6.

このように構成された顕微鏡8にて、対物レンズ8aと反応器6との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ101が配設されている。このキャップ101は、円筒形状をなし、下端部が反応器6の上面に載置されている。また、キャップ101は、上端部に内周部側の高さが低くなるリング形状のテーパ面101aが形成され、このテーパ面101aは、対物レンズ8aの円錐台形状をなす傾斜面に平行で、所定隙間をもって、または、密着するように配設されている。そして、対物レンズ8aとキャップ101と反応器6により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。   In the microscope 8 configured in this manner, the fluorescence observation fluid is filled between the objective lens 8a and the reactor 6, and a cap 101 for preventing leakage and scattering of the fluorescence observation fluid is disposed. Has been. The cap 101 has a cylindrical shape, and a lower end portion is placed on the upper surface of the reactor 6. Further, the cap 101 is formed with a ring-shaped tapered surface 101a having a lower height on the inner peripheral side at the upper end portion, and this tapered surface 101a is parallel to the inclined surface forming the truncated cone shape of the objective lens 8a. They are arranged with a predetermined gap or in close contact with each other. The space surrounded by the objective lens 8a, the cap 101, and the reactor 6 is filled with a fluorescence observation fluid.

なお、この蛍光観察用流体は、空気よりも高い屈折率を有する、例えは、油浸オイル(イマージョンオイル)であって、分解能やコントラストが改善される。また、キャップ101は、シリコンゴム(PDMS:ポリジメチルシロキサン)などの弾性体が好ましく、対物レンズ8aと反応器6との間に適正に介在し、遠心力により内部に充填された蛍光観察用流体の漏洩や飛散を抑制する。この場合、励起光が散乱したり、外部からの外乱光が透過しないように着色することが好ましい。   Note that this fluorescence observation fluid has a higher refractive index than air, for example, oil immersion oil, which improves resolution and contrast. The cap 101 is preferably made of an elastic material such as silicon rubber (PDMS: polydimethylsiloxane), and is appropriately interposed between the objective lens 8a and the reactor 6 and filled inside by a centrifugal force. Suppresses leakage and scattering. In this case, it is preferable to color so that excitation light is not scattered or external disturbance light is not transmitted.

なお、キャップ101は、この形状に限定されるものではない。第7の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例において、図18−1に示すように、顕微鏡8にて、対物レンズ8aと反応器6との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ102が配設されている。このキャップ102は、上下の中間部が細くなるように屈曲した円筒形状をなし、下端部が反応器6の上面に載置されている。また、キャップ102は、上端部に内周部側の高さが低くなるリング形状のテーパ面102aが形成され、このテーパ面102aは、対物レンズ8aの円錐台形状をなす傾斜面に平行で、所定隙間をもって、または、密着するように配設されている。そして、対物レンズ8aとキャップ102と反応器6により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。   The cap 101 is not limited to this shape. In the modified example of the centrifugal microscope of the seventh embodiment, as shown in FIG. 18A, the microscope 8 is filled with the fluorescence observation fluid between the objective lens 8a and the reactor 6, as shown in FIG. A cap 102 is provided to prevent leakage and scattering of the fluorescence observation fluid. The cap 102 has a cylindrical shape that is bent so that the upper and lower intermediate portions are thin, and the lower end portion is placed on the upper surface of the reactor 6. Further, the cap 102 is formed with a ring-shaped tapered surface 102a having a lower height on the inner peripheral side at the upper end portion, and this tapered surface 102a is parallel to the inclined surface forming the truncated cone shape of the objective lens 8a. They are arranged with a predetermined gap or in close contact with each other. The space surrounded by the objective lens 8a, the cap 102, and the reactor 6 is filled with a fluorescence observation fluid.

また、図18−2に示すように、顕微鏡8にて、対物レンズ8aと反応器6との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ103が配設されている。このキャップ103は、上下の中間部が細くなるように湾曲した円筒形状をなし、下端部が反応器6の上面に載置されている。また、キャップ103は、上端部の内周面103aが対物レンズ8aの円錐台形状をなす傾斜面に密着するように配設されている。そして、対物レンズ8aとキャップ103と反応器6により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。   Further, as shown in FIG. 18-2, the microscope 8 is filled with the fluorescence observation fluid between the objective lens 8a and the reactor 6, and prevents leakage and scattering of the fluorescence observation fluid. A cap 103 is provided. The cap 103 has a cylindrical shape that is curved so that the upper and lower intermediate portions are thin, and the lower end portion is placed on the upper surface of the reactor 6. Further, the cap 103 is disposed so that the inner peripheral surface 103a at the upper end portion is in close contact with the inclined surface forming the truncated cone shape of the objective lens 8a. The space surrounded by the objective lens 8a, the cap 103, and the reactor 6 is filled with a fluorescence observation fluid.

更に、キャップは、このような構成に限らず、例えば、対物レンズ8aと反応器6に対して摺動性と密着性を確保できるように、ラビリンスシール(末端が分枝状のもの)を用いてもよいものである。   Furthermore, the cap is not limited to such a configuration. For example, a labyrinth seal (branched at the end) is used so as to ensure slidability and adhesion to the objective lens 8a and the reactor 6. It may be.

このように本実施の形態の遠心顕微鏡では、対物レンズ8aと反応器6との間に、蛍光観察用流体を充填すると共に蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ101,102,103を配設している。従って、蛍光観察用流体により高精度な蛍光画像を得ることができると共に、キャップ101,102,103によりこの蛍光観察用流体の漏洩や飛散を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。   As described above, in the centrifugal microscope of the present embodiment, the caps 101, 102, and 103 that fill the fluorescent observation fluid between the objective lens 8a and the reactor 6 and prevent the leakage and scattering of the fluorescent observation fluid are provided. It is arranged. Accordingly, it is possible to obtain a highly accurate fluorescent image with the fluorescence observation fluid, and it is possible to prevent leakage and scattering of the fluorescence observation fluid with the caps 101, 102, and 103, thereby improving the reliability of the apparatus. Can do.

なお、本発明の遠心顕微鏡は、上述した各実施形態に示すように、遠心過重力を負荷しながら微小サンプルを観察できる。これを利用して,例えば、細胞など微小物体の基板面との接着性を定量的に測定することができる。また、逆に基板面の特性評価として、遠心重力下での液体の広がり(濡れ性)などを評価することもできる。また、一方向の重力だけではなく、加減速を組合わせることでコリオリ力を利用した微粒子の空間位置制御なども可能である。また、重力下での各種細胞、細菌類などの挙動解析に有効なのは言うまでもない。特に、細胞など生体分子を対象とした用途においては、蛍光観察機能により特定タンパク質の局在、発現状態を観察することができ、有効である。   Note that the centrifugal microscope of the present invention can observe a micro sample while applying centrifugal hypergravity, as shown in the above-described embodiments. By utilizing this, for example, the adhesion of a micro object such as a cell to the substrate surface can be quantitatively measured. Conversely, as the characteristic evaluation of the substrate surface, the spread of liquid (wetability) under centrifugal gravity can be evaluated. In addition to gravity in one direction, it is possible to control the spatial position of fine particles using Coriolis force by combining acceleration and deceleration. Needless to say, it is effective for analyzing the behavior of various cells and bacteria under gravity. In particular, in applications intended for biomolecules such as cells, the localization and expression state of a specific protein can be observed by the fluorescence observation function, which is effective.

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。   As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

2 回転軸
4 回転盤
6 反応器
8 顕微鏡
8a 対物レンズ
10,82 撮像デバイス(CCDカメラ)
12 映像無線伝送デバイス
14,81 ミラー、ダイクロイックビームスプリッター(分光器)
16 固定部品
18 アンテナ
20 Z軸ガイド
22 照明装置
24 電源装置
28 スピンドルユニット
30 バランスウェイト
41 照明装置(光源)
42 絞り系
43,91 集光光学系
46,83,94 励起光除去フィルタ
60 試料装着部
A,B,C,D 遠心顕微鏡
101,102,103 キャップ
λ1 励起光の波形
λ2 蛍光の波形
α 励起光除去フィルタ46の波長吸収範囲
β 励起光除去フィルタ94の波長透過範囲(励行強度のピーク部)
2 Rotating shaft 4 Rotating disk 6 Reactor 8 Microscope 8a Objective lens 10, 82 Imaging device (CCD camera)
12 Video wireless transmission device 14, 81 Mirror, dichroic beam splitter (spectrometer)
Reference Signs List 16 Fixed component 18 Antenna 20 Z-axis guide 22 Illumination device 24 Power supply device 28 Spindle unit 30 Balance weight 41 Illumination device (light source)
42 Aperture system 43, 91 Condensing optical system 46, 83, 94 Excitation light removal filter 60 Sample mounting part A, B, C, D Centrifugal microscope 101, 102, 103 Cap λ1 Waveform of excitation light λ2 Waveform of fluorescence α Excitation light Wavelength absorption range of removal filter 46 β Wavelength transmission range of excitation light removal filter 94 (peak portion of excitation intensity)

Claims (9)

回転可能な回転盤と、
前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、
前記回転盤の中央部に配設されて前記回転盤と共に回転して前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、
を備える遠心顕微鏡において、
前記反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設け、
前記蛍光観察手段は、
前記回転盤に配設される半導体レーザーを用いる光源と、
前記光源からの励起光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、
前記光源からの励起光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、
を有し、
前記分光器と前記撮像デバイスとの間に、前記分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタが配設される、
ことを特徴とする遠心顕微鏡。
A rotatable turntable,
A reactor disposed on the outer peripheral side of the rotating disk and containing a sample;
An imaging device disposed in the center of the turntable and capable of taking an image of the sample state of the reactor by rotating together with the turntable;
In a centrifugal microscope comprising:
Provide fluorescence observation means capable of fluorescence observation of the sample of the reactor,
The fluorescence observation means includes
A light source using a semiconductor laser disposed on the rotating plate;
An objective lens for irradiating the sample of the reactor with excitation light from the light source;
A spectroscope that transmits the excitation light from the light source, and refracts the fluorescence generated from the sample of the reactor with the excitation light and refracts it to the imaging device;
Have
Between the spectroscope and the imaging device, an excitation light removal filter that removes excitation light from reflected light by the spectrometer is disposed.
A centrifugal microscope characterized by that.
前記反応器が前記回転盤上に支持され、前記光源が前記回転盤の上方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能であることを特徴とする請求項1に記載の遠心顕微鏡。   The reactor is supported on the turntable, the light source is disposed above the turntable, and excitation light can be incident on the sample of the reactor from the light source. The centrifugal microscope according to 1. 前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能であることを特徴とする請求項1に記載の遠心顕微鏡。   The reactor is supported above the turntable, the light source is disposed below the turntable, and excitation light can be emitted from the light source toward the sample of the reactor. The centrifugal microscope according to claim 1. 前記光源と前記分光器と前記対物レンズと前記反応器が前記回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設されると共に、前記分光器と前記励起光除去フィルタと前記撮像デバイスが前記回転盤の径方向に沿って直列に配設されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   The light source, the spectroscope, the objective lens, and the reactor are arranged in series along a rotation axis direction of the rotating disk, and the spectroscope, the excitation light removing filter, and the imaging device are connected to the rotating disk. The centrifugal microscope according to any one of claims 1 to 3, wherein the centrifugal microscope is arranged in series along a radial direction. 前記光源と前記分光器との間に、絞り系と集光光学系が配設されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   The centrifugal microscope according to any one of claims 1 to 4, wherein a diaphragm system and a condensing optical system are disposed between the light source and the spectroscope. 前記光源と前記対物レンズとの間に集光光学系が配設され、該集光光学系は、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   A condensing optical system is disposed between the light source and the objective lens, and the condensing optical system includes a plurality of condensing lenses arranged in series in the irradiation direction of the excitation light. Item 6. The centrifugal microscope according to any one of Items 1 to 5. 前記光源と前記分光器との間に、前記光源から照射される励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する1つまたは2つ以上の励起光除去フィルタが配設されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   Between the light source and the spectroscope, one or more excitation light removal filters for removing excitation light in a range that enters the fluorescence wavelength region from excitation light irradiated from the light source are disposed. The centrifugal microscope according to any one of claims 1 to 6, wherein: 前記対物レンズと前記反応器との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、該蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップが配設されることを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   8. The fluorescent observation fluid is filled between the objective lens and the reactor, and a cap for preventing leakage and scattering of the fluorescence observation fluid is disposed. The centrifugal microscope according to any one of the above. 前記対物レンズは、開口数が0.3〜1.3の範囲で、且つ、作動距離が0.2〜18.0mmの範囲に設定されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。   9. The objective lens according to claim 1, wherein a numerical aperture is set in a range of 0.3 to 1.3 and a working distance is set in a range of 0.2 to 18.0 mm. The centrifugal microscope according to one.
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