JP2017044819A

JP2017044819A - ステージ装置及び顕微鏡システム

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Publication number: JP2017044819A
Application number: JP2015166149A
Authority: JP
Inventors: 大毅小林; Daiki Kobayashi; 岡本　卓治; Takuji Okamoto; 卓治岡本
Original assignee: Canon Precision Inc
Current assignee: Canon Precision Inc
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-02

Abstract

【課題】迅速かつ容易に標本を交換することができるステージ装置を提供する。【解決手段】ステージ装置は、観察対象となる標本の載置が行われる載置領域と前記標本の観察が行われる観察領域とが形成された標本ホルダと、前記載置領域と前記観察領域との間で前記標本を搬送する搬送機構とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、光学顕微鏡のステージ装置、及び顕微鏡システムに関する。

近年、顕微鏡用ステージの自動化が進んでいる。また、観察部の微細化や、観察位置の管理システムの発達により、ステージの高速化や高精度化が求められている。光学顕微鏡では、一般的にステージ上に載置した標本を観察する。標本は一般的に、観察対象となる細胞等を覆うカバーガラス及びスライドガラスを含む。

特許文献１の顕微鏡ステージ機構では、ステージ上面に透過照明光を通過させる開口部と、開口部の周囲に標本ホルダ受け部が形成される。標本ホルダ受け部には標本があらかじめ設置された標本ホルダが載置され、標本ホルダは側面から固定ビスによりステージに固定される。

特開２００７−２７９３１５号公報

しかし、特許文献１では、標本ホルダを交換する際、標本の観察位置では顕微鏡の対物レンズがあるため交換することが困難である。また、標本ホルダを交換するために、標本ホルダが観察位置から外れた位置にステージを移動させる場合には、ステージの可動範囲を大きくする必要があり、ステージが大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、迅速かつ容易に標本を交換することができるステージ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によるステージ装置は、観察対象となる標本の載置が行われる載置領域と前記標本の観察が行われる観察領域とが形成された標本ホルダと、前記載置領域と前記観察領域との間で前記標本を搬送する搬送機構とを有することを特徴とする。

本発明によれば、迅速かつ容易に標本を交換することができるステージ装置を提供することができる。

実施形態における顕微鏡システムの構成図。実施形態におけるステージの構成図。実施形態における標本ホルダの上面図及び下面図。実施形態における搬送機構の斜視図。実施形態における把持機構の斜視図。実施形態における減勢機構の詳細図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作を説明する図。実施形態における減勢機構による減勢動作のフロー図。実施形態における減勢機構による減勢動作のフロー図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における搬送機構による搬送動作を説明する図。実施形態における標準スライドガラスの搬送動作を示すフロー図。実施形態における標準スライドガラスの搬送動作を示すフロー図。実施形態における大型スライドガラスの搬送動作を示すフロー図。実施形態における大型スライドガラスの搬送動作を示すフロー図。

以下、本発明を適用できる実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態に係る顕微鏡は、例えば、病理診断用に用いられる正立型顕微鏡であって、対物レンズが観察対象（標本）の上側に配置され、観察光を標本下面から投射する透過光観察を行う顕微鏡である。

本実施形態の顕微鏡システムは、病理診断に要求される所定精度で観察位置の管理を行い、過去の観察位置を正確に再現することを可能とする。そのため、顕微鏡システムは、位置管理のための基準を有する標本を使用し、高精度なステージ装置を備える。ステージ装置は、ＸＹステージを含み、観察位置のＸＹ座標値を直接的に把握する機能を有するとともに、装着されたデジタルカメラ等との相対的な位置関係の誤差等を補正する機能を有する。以下では、このような位置管理を実現する顕微鏡システムについて説明する。また、本実施形態の顕微鏡システムは、位置管理のための基準を有しない既存の標本もサポートするべく、所定の対応手段を具備している。

図１は、本実施形態における顕微鏡システム１０の基本構成を示す。顕微鏡システム１０は、顕微鏡本体１００、ステージ２００、カメラ装着用のアダプタ部１０１、デジタルカメラ１０２、制御ユニット３００を備える。ステージ２００、アダプタ部１０１、デジタルカメラ１０２は本実施形態の位置管理に対応する構成、機能を有する。制御ユニット３００は、コントローラ３１０とディスプレイ３１１を含む。コントローラ３１０は動作フロー（図１４参照）を実行する不図示のＣＰＵ、メモリを含む。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、後述する各種処理を実行することができる。また、コントローラ３１０は、表示部としてのディスプレイ３１１の表示制御を行うことができる。

デジタルカメラ１０２は、アダプタ部１０１及び鏡基マウント１０３により、接眼鏡基１０４と所定の位置関係を保って、着脱可能に顕微鏡本体１００に取り付けられる。デジタルカメラ１０２は、顕微鏡本体１００により得られる顕微鏡画像を撮像する。デジタルカメラ１０２は、エビデンス記録を目的とするもので、例えば、インタフェースケーブル１０５を介してコントローラ３１０に接続され、コントローラ３１０からの指示により顕微鏡下の観察像を撮影する。撮影された観察像は、コントローラ３１０の制御下でディスプレイ３１１に表示されうる。デジタルカメラ１０２の撮像機能は、イメージセンサの出力をリアルタイムでモニタに表示するいわゆるライブビューを行うためのライブ画像撮像機能と、静止画撮像機能を含む。ライブ画像（動画）は静止画よりも低解像度であってもよい。また、ライブ画像および静止画は、不図示の他のインタフェースを介して外部装置へ送信されてもよい。

図２は、ステージ２００の構成を示す。ステージ２００は、顕微鏡本体１００に固定されたベース部材２０１と、水平移動するＸステージ２０２とＹステージ２０３を具備しており、それぞれがＸＹ軸方向に移動する。Ｙステージ２０３は、クロスローラ―ガイド２０４Ａ，２０４Ｂを具備している。Ｘステージ２０２は、クロスローラ―ガイド２０４Ａ，２０４Ｂと対になるクロスローラーガイド２０４Ｃ，２０４Ｄとクロスローラ―ガイド２０５Ａ，２０５Ｂを備えている。Ｙステージ２０３は、クロスローラ―ガイド２０５Ａ，２０５Ｂと対になるクロスローラ―ガイド２０５Ｃ，２０５Ｄを具備している。また、Ｙステージ２０３は、標本５００（図３）を載置可能な標本ホルダ４００を具備している。標本ホルダ４００は、Ｙステージ２０３と一体化させてもよい。ステージ２００の駆動源として、不図示のシャフトモータが、Ｘステージ２０２とＹステージ２０３のそれぞれに設けられている。例えば、駆動源としてステッピングモータと送りねじを用いた直動機構やピエゾを用いてもよい。

ステージ２００は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って設けられた不図示の反射式のインクリメンタルリニアエンコーダまたはアブソリュートリニアエンコーダを用いて制御される。また、駆動領域を制限するために、図示しない電気的なリミットスイッチおよび物理的なメカリミットが各軸に沿って設けられている。ハンドル２０６は、ステージ２００をＸ軸に沿って移動させるためのＸつまみ２０７とＹ軸に沿って移動させるためのＹつまみ２０８を具備する。Ｘつまみ２０７，Ｙつまみ２０８は、手動で操作される。ハンドル２０６を設けることで、既存の標本の観察を可能にする。各つまみの回転力は、ラック、ベルト、またはワイヤーなどでステージ２００に伝えられる。ステージ２００の駆動範囲は、大型スライドガラスの大きさ（例えば７６ｍｍ×５２ｍｍ）以上であることが望ましい。本実施形態ではＸ方向の大きさを７８ｍｍ、Ｙ方向の大きさ５４ｍｍとした。クロスローラーガイドを用いたステージの場合において、駆動範囲に対してクロスローラーガイドの全長を十分に取れない場合、ステージの精度低下につながる。また、クロスローラーガイドの全長が長くなると、重量の増加、組立工数の増加、コストの増加といったデメリットが生じる。すなわち、駆動範囲を最小限にすることによって安価な顕微鏡ステージを提供することが可能となる。

図３（ａ）は標本ホルダ４００の上面図、図３（ｂ）は標本ホルダ４００の下面図である。標本ホルダ４００には、標本５００が載置される。観察領域４０１と、標本５００の観察部に対応した開口部４０２（第１の開口部）が形成されている。観察領域４０１は、標本の観察が行われる領域であり、上部に対物レンズ１０６が配置されることになる。標本５００は、病理診断等で使用される一般的な標本であり、スライドガラス５１０、観察する細胞等の観察対象を覆うカバーガラス５１１を含む。スライドガラス５１０には、ラベルエリア５１２とスライド基準部５１３が設けられている。スライド基準部５１３は標本の位置座標を決める基準点または直交する基準指標線である。ラベルエリア５１２の大きさは、一般的に１５ｍｍ×２６ｍｍ（標準スライドガラス）である。標本ホルダ４００の上面を標本５００の上面と同一の平面上にするか、標本５００の上面から０．１ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲内で低くする。そうすることで、対物レンズ１０６と標本ホルダ４００の上面との衝突を回避することできる。

観察領域４０１は、一般的な標準スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×２６ｍｍ）と、大型スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×５２ｍｍ）に対応可能である。また、標準スライドガラスを２枚並べた場合でも対応可能である。観察領域４０１には、標本５００の位置決めを行うためのＸ標本基準４０３Ａ，４０３ＢとＹ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂが設けられている。標準スライドガラスの場合、Ｘ標本基準４０３Ｂを用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、Ｙ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂを用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。また、大型スライドガラスの場合、Ｘ標本基準４０３Ａ，４０３Ｂを用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、Ｙ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂを用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。開口部４０２は、標本５００の観察部に対応しているため、できるだけ大きくする必要がある。本実施形態では、Ｘ標本基準４０３Ａ，４０３Ｂより２ｍｍの位置に７２ｍｍ×５０ｍｍの開口部４０２が形成されている。標本ホルダ４００には、標本５００を案内するための標本ガイド４０５が設けられており、開口部４０２から標本ガイド４０５までは３ｍｍであるため、標本５００がＸ軸方向へ移動しても開口部４０２に落下することはない。観察領域４０１には、第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７が設けられており、標本５００の側面を押圧することで、標本５００をＸ標本基準４０３Ａ，４０３Ｂに圧接する。第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７は、標本５００を容易にスライド移動させることを目的とし、テーパー形状が設けられている。テーパー角は大きすぎるとスライド移動を妨げるため、例えば１０〜４０°の範囲にする。また、第１保持部材４０６，第２保持部材４０７は、標本５００に圧接した際に例えば０．５〜１ｍｍ変位する位置に配置される。第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７は弾性部材である板ばね４０８によって加圧されている。第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７自体が弾性部材であってもよい。また、弾性部材として板ばねではなくコイルばねを用いてもよい。観察領域４０１には、標本５００の浮きを防止するために、垂直方向へ標本５００を押し付ける第３保持部材４０９が設けられている。第３保持部材４０９は、板ばねを用い、標本５００の観察部を隠さないようにラベルエリア５１２を押圧するように配置される。

なお、スライドガラス５１０には、ラベルエリア５１２とスライド基準部５１３がない既存のスライドガラスを使用してもよい。

標本ホルダ４００の前方側には、標本５００を載置する載置領域４１０が形成されている。標本５００の載置を容易にするために、載置領域４１０のＹ軸方向の幅は、例えば、標準スライドガラスを少なくとも２枚載置可能な幅である。また、Ｘ軸方向の幅は、例えば、少なくとも７８ｍｍ以上である。載置領域４１０には、標本を案内するためのガイド部４１１Ａ，４１１Ｂが形成されている。

標本ホルダ４００には、載置領域４１０に載置された標本５００を観察領域４０１に挿脱するための搬送機構６００が設けられている。更に、搬送機構６００が移動するための開口部４１７（第２の開口部）が設けられている。また、搬送機構６００のガイドとしてガイドレール４１２Ａ，４１２Ｂと、後述する把持機構を拘持するためのソレノイド４１３が設けられている。

図４は搬送機構６００の斜視図、図５は搬送機構６００における把持機構６０１の斜視図である。搬送機構６００は、標本５００を把持する把持機構６０１と、把持機構６０１を直線移動させるための直動機構６０２と、標本５００の挿脱の際に第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７の押し当て力を減勢させる減勢機構６０３とを有する。

本実施形態による直動機構６０２について説明する。直動機構６０２は、減速機６０４と、モータ６０５と、モータ６０５の回転運動を直動運動に変換するすべりねじ６０６（送りねじ）とが具備されており、カップリング６０７によって軸架されている。モータ６０５は、寿命を考慮しブラシレスモータを具備している。モータ６０５の制御はコントローラ３１０や図示しないドライバ回路によって行われる。さらに、モータ６０５は一回転に一回の擬似的なパルスを発生させることができ、コントローラ３１０によっておおよその回転数を計測することが可能である。例えば、ステッピングモータやブラシ付きのモータでもよい。減速機６０４は、モータ６０５の回転数を例えば６４分の１に減速している。また、モータ６０５と反対側のすべりねじ６０６端には、ねじが設けられており、ベアリング６０８により軸支されたすべりねじ６０６を、ロックナット６０９によって締めつけベアリング６０８に予圧を加えている。すべりねじ６０６にはすべりナット６１０が嵌合されている。すべりねじ６０６のリードは２ｍｍであり、一回転するとすべりナット６１０は２ｍｍ進むことになる。すべりナット６１０には、フランジ６１１が設けられており、把持機構６０１と結合している。また、すべりナット６１０には、反射板６１２が設けられている。

直動機構の軌道上には、反射式のセンサであるＡリミットセンサ６１３、Ｂリミットセンサ６１４、Ｃリミットセンサ６１５が設けられており、反射板６１２がリミットセンサ上に来ることによりスイッチがオンになる。Ａリミットセンサ６１３、Ｂリミットセンサ６１４、Ｃリミットセンサ６１５は、搬送機構のリミットスイッチとして動作する。Ａリミットセンサ６１３は、載置領域４１０側の駆動端に配置される。Ｂリミットセンサ６１４は、Ａリミットセンサ６１３から観察領域４０１側に例えば２６ｍｍの位置に配置される。Ｃリミットセンサ６１５は、観察領域４０１側の駆動端に配置される。本実施形態では反射式センサを用いているが、例えば、磁気センサや物理スイッチでもよい。モータ６０５が時計回り（ＣＷ）に回転するとすべりナット６１０はモータ６０５から遠ざかり、反時計回り（ＣＣＷ）に回転すると近づくことになる。

次に、把持機構６０１について説明する。把持機構６０１には、標本を側面から挟むように把持するための第１把持部材６１６Ａ、第２把持部材６１６Ｂが設けられている。第１把持部材６１６Ａは、標本５００の傾きを抑えることを目的とし、標本５００に面接触する形状となっている。第２把持部材６１６Ｂは、標本５００に対し点接触するようＲ形状となっている。第１把持部材６１６Ａにはキャリッジ６１７Ａが、第２把持部材６１６Ｂにはキャリッジ６１７Ｂが設けられており、それぞれ、標本ホルダ４００に設けられているガイドレール４１２Ａ，４１２Ｂと嵌合し、直動移動することが可能である。キャリッジ６１７Ａ，６１７Ｂには例えば摺動性能が高い材質が使用される。

把持機構６０１は、標準スライドガラス（７６ｍｍ×２６ｍｍ）および大型スライドガラス（７６ｍｍ×５２ｍｍ）を把持可能である。すなわち、把持機構６０１は、大型スライドガラスの短辺５２ｍｍより拡開する必要があり、さらに標本５００を容易に載置するために例えば５６ｍｍ以上拡開する。

第１把持部材６１６Ａ、第２把持部材６１６Ｂには引張りばね６１８が張架されている。すなわち、引張りばね６１８の張力により標本５００を把持する把持力を発生させている。把持力は、標準スライドガラスの場合、例えば１〜２Ｎに設定される。大型スライドガラスの場合は、例えば１．５〜３Ｎに設定される。

第２把持部材６１６Ｂには、コの字型の磁性体である可動磁石６１９が設けられている。可動磁石６１９は、標本ホルダ４００に設けられたソレノイド４１３によって拘持される仕組みになっている。本実施形態で用いているソレノイド４１３は磁石の吸引力を利用した自己保持型ソレノイドである。ソレノイド４１３はコイル４１４と、コイル４１４に結合された永久磁石４１５によって構成されている（図４）。保持している状態では永久磁石４１５に、可動磁石６１９が吸着状態になっている。ソレノイド４１３のコイル４１４に電圧を印加することでコイル４１４と可動磁石６１９の間に反発力が発生し、吸着力を減勢する仕組みである。ソレノイド４１３の自己保持力は３．５Ｎ程度である。

次に、本実施形態における減勢機構６０３について説明する。図６は減勢機構６０３の詳細図である。減勢機構６０３は、標本５００を搬送機構６００にて挿脱する際に、第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７の圧接力を減勢させ、容易に挿脱させることを可能にするものである。第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７は板ばね４０８によって加圧されている。板ばね４０８は、両端がＶ曲げ４１６Ａ，４１６Ｂになっており、曲がりの頂点が第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７に圧接している。圧接力は例えば０．３〜１Ｎである。本実施形態では、二つのＶ曲げが一部品で作られているが、例えば、二部品に分けてもよい。また、第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７が弾性体で作られている場合や、第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７をコイルばねで圧接している場合は、直接保持部材を摺接してもよい。

第１把持部材６１６ＡにはＬ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂが設けられている。板ばね４０８は、Ｖ曲げ４１６Ａ，４１６Ｂの頂点がＬ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂに摺接するように配置されている。Ｌ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂの範囲は、標本５００を把持した場合、標本５００の端から例えば５〜１０ｍｍである。Ｌ曲げ部とＶ曲げ部の干渉量は、前述したように、標本５００の挿脱による第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７の変位量が０．５〜１ｍｍであることから、例えば１ｍｍ以上である。本実施形態では１．５ｍｍとしている。

次に、減勢機構６０３の動作について説明する。図７〜１３はそれぞれ減勢機構の減勢動作を示した搬送機構の上面図である。また、図１４、図１５は減勢動作のフロー図である。

まず、Ｓ１１において、標本の搬送時、標本５００を載置領域４１０から観察領域４０１に移動する場合、第１把持部材６１６ＡのＬ曲げ６２０Ａが板ばね４０８のＶ曲げ４１６Ａに摺接し保持部材の圧接力を減勢している。このとき第１保持部材４０６はフリーの状態となり、標本５００が移動してきた場合に、移動を妨げることはない（図７）。

Ｓ１２において、板ばね４０８にＬ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂは摺接していないことにより、第１保持部材４０６は標本５００に圧接している（図８）。

Ｓ１３において、Ｌ曲げ６２０Ａ，６２０ＢがＶ曲げ４１６Ａ，４１６Ｂに摺接し保持部材の圧接力を減勢している。このとき第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７はフリーの状態となり、標本５００が移動してきた場合に、移動を妨げることはない（図９）。

Ｓ１４において、標本５００は観察領域４０１にあり、板ばね４０８にＬ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂは摺接していないことにより、第２保持部材４０７は標本５００に圧接している（図１０）。

次いで、標本５００を観察領域４０１から載置領域４１０に移動する場合、Ｓ２１において、Ｌ曲げ６２０Ａが板ばねＶ曲げ４１６Ｂに摺接し保持部材の圧接力を減勢している。このとき第２保持部材４０７はフリーの状態となり、標本５００の移動を妨げることはない（図１１）。

Ｓ２２において、Ｌ曲げ６２０Ａ，６２０ＢがＶ曲げ４１６Ａ，４１６Ｂに摺接し保持部材の圧接力を減勢している。このとき第１保持部材４０６及び第２保持部材４０７はフリーの状態となり、標本５００が移動してきた場合に、移動を妨げることはない（図１２）。

Ｓ２３において、板ばね４０８にＬ曲げ６２０Ａ，６２０Ｂは摺接していないことにより、第１保持部材４０６は標本５００に圧接している。

Ｓ２４において、Ｌ曲げ６２０ＡがＶ曲げ４１６Ａに摺接し保持部材の圧接力を減勢している。このとき第１保持部材４０６はフリーの状態となり、標本５００の移動を妨げることはない（図１３）。

次に、搬送機構６００による、標準サイズのスライドガラスを用いた標本の搬送手順について、図１６〜図２１の標本ホルダの上面図と下面図及び、図２７、図２８の標本搬送フローを用いて説明する。

まず観察対象となる標本５００を手動または自動で載置領域４１０に載置する。この場合、標本５００の向きは、カバーガラス５１１が対物レンズ１０６側を向き、ラベルエリア５１２が搬送機構６００側を向くように載置する（図１６）。

次いで、ディスプレイ３１１に表示されているスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによって、載置した標本が標準サイズか大型サイズかを選択する。例えば、自動的に標本サイズを検知してもよい。

Ｓ１０２において、ディスプレイ３１１に表示されたスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによってコントローラ３１０は搬送のコマンドを送信する。Ｓ１０３において、コントローラ３１０は、モータ６０５に電圧を印加しＣＣＷ方向に回転させる。

Ｓ１０４において、Ａリミットセンサ６１３がＯＮになるまでモータを駆動させ、Ａリミットセンサ６１３がＯＮになると、Ｓ１０５でモータ６０５を停止させる（図１７）。

Ｓ１０６において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、ソレノイド４１３のコイル４１４に電圧を印加し永久磁石４１５と可動磁石６１９の吸引力を減勢させる。この場合、自己保持力は１Ｎ程度まで低下する。Ｓ１０７において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５をＣＷ方向に回転させる。この場合、把持機構６０１の把持力は、ソレノイド４１３の自己保持力を上回っており、自己保持が解除され、標本５００は観察領域４０１に移動を開始する。

Ｓ１０８において、Ｃリミットセンサ６１５がＯＮになるまでモータ６０５は回転し続ける。これにより、標本５００はＹ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂまで移動し、Ｘ標本基準４０３ＡとＹ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂによって位置決めされる（図１８）。

次いで、Ｃリミットセンサ６１５がＯＮになると、Ｓ１０９において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５の回転を停止させる。これにより、把持機構６０１は１ｍｍ程度拡開された状態となる。すなわち、標本５００をＹ標準基準４０４Ａ，４０４Ｂ側に付勢することになる（図１９）。

次いで、観察者は目的の観察を行う。観察が終了すると、Ｓ２０２において、ディスプレイ３１１に表示されたスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによってコントローラ３１０は搬送のコマンドを送信する。

Ｓ２０３において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５はＣＣＷ方向に回転する。すなわち、標本５００は載置領域４１０に移動する。

Ｓ２０４において、Ａリミットセンサ６１３がＯＮになるまでモータ６０５は回転し続ける。Ａリミットセンサ６１３がＯＮになると、Ｓ２０５において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５を停止させる。この場合、可動磁石６１９は、ソレノイド４１３の永久磁石４１５に吸着され、第１把持部材６１６Ａは拘持される（図２０）。

Ｓ２０６において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５をＣＷ方向に回転させる。第２把持部材６１６Ｂはソレノイド４１３によって拘持されているため、第１把持部材６１６Ａが観察領域４０１側に移動し、標本５００が係脱される。

Ｓ２０７において、Ｂリミットセンサ６１４がＯＮになるまで、モータ６０５は回転する。Ｂリミットセンサ６１４がＯＮになると、Ｓ２０８において、コントローラ３１０は、モータ６０５から出力される擬似的な一回転に一回のパルスをカウントする。ここで、Ｎはカウント数である。Ｂリミットセンサ６１４がＯＮの場合、把持機構６０１の拡開量は５２ｍｍ程度である。標本の載置性等を考慮すると拡開量は例えば５６ｍｍ以上とすることができる。すなわち、モータ６０５は減速機６０４によって６４分の１に減速されており、すべりねじ６０６のリードは２ｍｍであることから、４ｍｍ拡開するためにはモータ６０５は１２８回転する必要がある。この場合、Ｎが１２８に達するまでモータ６０５は回転する。Ｎが１２８に達した場合、Ｓ２０９において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５を停止させる（図２１）。観察者は、手動または自動によって標本５００を標本ホルダ４００から取り出し、次の標本と交換する。

次に、搬送機構６００による、大型サイズのスライドガラスを用いた大型標本の搬送手順について、図２２〜図２６の標本ホルダの上面図と下面図及び、図２９、図３０の標本搬送フローを用いて説明する。

まず観察対象となる大型標本５０１を手動または自動で載置領域４１０に載置する。この場合、大型標本５０１の向きは、大型カバーガラス５１４が対物レンズ１０６側を向き、ラベルエリア５１２が搬送機構６００側を向くように載置する（図２２）。

次いで、ディスプレイ３１１に表示されているスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによって、載置した標本が標準サイズか大型サイズかを選択する。たとえば、自動的に標本サイズを検知してもよい。

Ｓ３０２において、ディスプレイ３１１に表示されたスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによってコントローラ３１０は搬送のコマンドを送信する。

Ｓ３０３において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、ソレノイド４１３のコイル４１４に電圧を印加しソレノイド４１３と可動磁石６１９の吸引力を減勢される。この場合、永久磁石４１５と可動磁石６１９の吸引力は１Ｎ程度である。把持機構６０１は５６ｍｍ程度に拡開された状態にあり、第２把持部材６１６Ｂは引張りばね６１８によって３Ｎ程度の張力が加えられている。すなわち、永久磁石４１５と可動磁石６１９の吸引力を第１把持部材６１６Ａの張力が上回っているため、自己保持は解除され、把持機構６０１は大型標本５０１を把持する（図２３）。

次いで、Ｓ３０４において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５をＣＷ方向に回転させる。Ｓ３０５において、Ｃリミットセンサ６１５がＯＮになるまでモータ６０５は回転し続ける。これにより、標本５００はＹ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂまで移動し、Ｘ標本基準４０３Ａ，４０３ＢとＹ標本基準４０４Ａ，４０４Ｂによって位置決めされる（図１８）。

次いで、Ｃリミットセンサ６１５がＯＮになると、Ｓ３０６において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５の回転を停止させる。これにより、把持機構６０１は１ｍｍ程度拡開された状態となる。すなわち、大型標本５０１をＹ標準基準４０４Ａ，４０４Ｂ側に付勢することになる（図２４）。

次いで、観察者は目的の観察を行う。観察が終了すると、Ｓ４０２において、ディスプレイ３１１に表示されたスイッチもしくは、図示しない物理的なスイッチによってコントローラ３１０は搬送のコマンドを送信する。

Ｓ４０３において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５はＣＣＷ方向に回転する。すなわち、大型標本５０１は載置領域４１０に移動する。

Ｓ４０４において、Ｂリミットセンサ６１４がＯＮになるまでモータ６０５は回転し続ける。Ｂリミットセンサ６１４がＯＮになると、Ｓ４０５において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５を停止させる。この場合、可動磁石６１９は、ソレノイド４１３の永久磁石４１５に吸着され、第２把持部材６１６Ｂは拘持される（図２５）。

Ｓ４０６において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５をＣＷ方向に回転させる。第２把持部材６１６Ｂはソレノイド４１３によって拘持されているため、第１把持部材６１６Ａが観察領域４０１側に移動し、大型標本５０１が係脱される。

Ｓ４０７において、コントローラ３１０は、モータ３０５から出力される擬似的な一回転に一回のパルスをカウントする。ここで、Ｎはカウント数である。Ｂリミットセンサ６１４がＯＮの場合、把持機構６０１の拡開量は５２ｍｍ程度である。標本の載置性等を考慮すると拡開量は例えば５６ｍｍ以上とすることができる。すなわち、モータ６０５は減速機６０４によって６４分の１に減速されており、すべりねじ６０６のリードは２ｍｍであることから、４ｍｍ拡開するためにはモータ６０５は１２８回転する必要がある。この場合、Ｎが１２８に達するまでモータ６０５は回転する。Ｎが１２８に達した場合、ステップＳ４０８において、コントローラ３１０はコマンドを送信し、モータ６０５を停止させる（図２６）。観察者は、手動または自動によって大型標本５０１を標本ホルダ４００から取り出し、次の標本と交換する。

以上説明したように、搬送機構６００によって標本５００、大型標本５０１を挿脱することにより、対物レンズ１０６が観察領域４０１上にあっても容易に標本の交換をすることが可能であり、ステージ２００のストロークを最小限に抑えることが可能である。また、Ｚ方向にステージを退避させる必要がなく、標本の交換を行った場合に、焦点を合わせる時間を短くすることが可能になる。また、本実施形態によって、アクチュエータを最小限に抑えた搬送機構が可能となり、標本の交換が容易で安価な顕微鏡ステージを提供することが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０：顕微鏡システム、１００：顕微鏡本体、２００：ステージ、３００：制御ユニット、４００：標本ホルダ、４０１：観察領域、４０６：第１保持部材、４０７：第２保持部材、４１０：載置領域、５００：標本、６００：搬送機構、６０１：把持機構

Claims

観察対象となる標本の載置が行われる載置領域と前記標本の観察が行われる観察領域とが形成された標本ホルダと、
前記載置領域と前記観察領域との間で前記標本を搬送する搬送機構と、
を有することを特徴とするステージ装置。
前記標本ホルダは、
前記観察領域に設けられ、前記観察領域の中に移動した前記標本の位置合わせを行うための標本基準と、
前記標本の側面を押圧して前記標本を前記標本基準に圧接する保持部材と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
前記搬送機構は、
前記標本を把持する把持機構と、
前記載置領域と前記観察領域との間で前記把持機構をスライド移動させる直動機構と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
前記把持機構は、
前記標本を側面から挟むように把持する第１把持部材及び第２把持部材と、
前記第１把持部材と前記第２把持部材との間に張架され、前記標本の把持力を発生する引張りばねと、
を含むことを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
前記把持機構は、把持した前記標本を係脱するためのソレノイドを含むことを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
前記第１把持部材が前記直動機構に結合され、前記第２把持部材には磁性体が結合されていることを特徴とする請求項５に記載のステージ装置。
前記磁性体が前記ソレノイドにより拘持され、前記直動機構が前記ソレノイドとは反対側に動作することにより、前記把持機構が拡開され前記標本を係脱することを特徴とする請求項６に記載のステージ装置。
前記搬送機構は、前記直動機構により前記標本を保持した前記把持機構を前記観察領域に移動することにより、前記保持部材が前記標本を前記標本基準に圧接するように構成されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のステージ装置。
前記第１把持部材は、前記標本に面接触する形状を有し、前記第２把持部材は、前記標本に点接触する形状を有することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載のステージ装置。
前記搬送機構は、前記標本の搬送時に前記保持部材の圧接力を減勢させる減勢機構を含むことを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載のステージ装置。
前記保持部材を前記標本に対して加圧するための弾性部材を有し、
前記減勢機構は、前記第１把持部材又は前記第２把持部材が前記弾性部材に摺接することにより前記保持部材の圧接力を減勢させることを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置。
前記第１把持部材及び前記第２把持部材は、前記弾性部材と摺接するＬ曲げを有することを特徴とする請求項１１に記載のステージ装置。
前記弾性部材は板ばねであることを特徴とする請求項１２に記載のステージ装置。
前記板ばねは、前記Ｌ曲げと摺接するＶ曲げを両端に有することを特徴とする請求項１３に記載のステージ装置。
前記直動機構は、モータと送りねじとを含み、前記モータの回転運動を前記送りねじによって直動運動に変換することを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のステージ装置を含み、前記観察領域の上部に対物レンズが配置される顕微鏡システム。