JP2018148826A - Sample observation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、培養容器内の細胞等の試料を観察する試料観察装置に関するものである。 The present invention relates to a sample observation apparatus for observing a sample such as a cell in a culture vessel.
従来、撮像光学系及び撮像素子等を含む観察用撮像ユニットを、互いに直交するX軸及びY軸の二方向のそれぞれに直線的に移動させることで、上記観察用撮像ユニットをXY平面に平行な面内で自在に移動させる駆動機構等を備え、上記XY平面に平行な面上に載置した培養容器内の細胞等の試料の全体像を自動的に走査することができると共に、培養容器内の細胞等の試料の所望の部位を任意に観察することができるように構成された試料観察装置が、例えば特開2005−295818号公報(特許第4490154号公報)等によって、種々の形態のものが提案されている。 Conventionally, an observation imaging unit including an imaging optical system and an imaging device is linearly moved in two directions of the X axis and the Y axis orthogonal to each other, so that the observation imaging unit is parallel to the XY plane. It is equipped with a drive mechanism that freely moves in the plane, and can automatically scan the entire image of the sample such as cells in the culture vessel placed on the plane parallel to the XY plane. A sample observation apparatus configured to be able to arbitrarily observe a desired part of a sample such as a cell of various types is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-295818 (Japanese Patent No. 4490154) and the like. Has been proposed.
上記特開2005−295818号公報等によって開示されている試料観察装置は、平面に直交する方向に光軸を有し、その視野範囲が培養容器の表面より狭いカメラと、このカメラにより撮像された画像を表示する表示手段を備えて構成されている。 The sample observation apparatus disclosed by the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-295818 has an optical axis in a direction orthogonal to the plane, and its visual field range is narrower than the surface of the culture vessel, and is imaged by this camera. A display means for displaying an image is provided.
一般に、この種の試料観察装置は、培養容器と共にインキュベータ(incubator;恒温器)内で使用されるのが一般である。その際、インキュベータ内の温度は、例えば摂氏37〜8度程度の比較的高温状態が保持されるのが普通である。 In general, this type of sample observation apparatus is generally used in an incubator together with a culture vessel. At that time, the temperature in the incubator is normally maintained at a relatively high temperature of about 37 to 8 degrees Celsius, for example.
また、この種の試料観察装置においては、上記撮像素子等を駆動する駆動回路や、照明光源を駆動する照明回路及びその駆動回路,当該撮像素子等によって取得された画像データに関する各種の信号処理等を行う画像信号処理回路等のほか、観察用撮像ユニットをXY平面上において移動させる駆動源の駆動回路等、各種の電気回路等を実装した制御部を備えて構成されているのが一般である。そして、上記各種の回路を実装した制御部は、上記試料観察装置の稼働中には、常に動作している状態にあることから発熱に対する工夫が必要であることは周知である。 Further, in this type of sample observation apparatus, a drive circuit for driving the image sensor and the like, an illumination circuit for driving an illumination light source and its drive circuit, various signal processing relating to image data acquired by the image sensor, etc. In addition to the image signal processing circuit that performs the above, it is generally configured to include a control unit in which various electric circuits and the like are mounted, such as a drive circuit of a drive source that moves the imaging unit for observation on the XY plane. . It is well known that the control unit on which the various circuits are mounted is always in operation during the operation of the sample observing apparatus, and thus it is necessary to devise measures for heat generation.
特に、上記試料観察装置等においては、上述したように、高温環境等、過酷環境下での使用が前提となるので、上記制御部を含む電気的な構成物(即ち電気基板等)は、例えば当該試料観察装置内における密閉された空間内に配設される構成となるのが一般である。 In particular, in the sample observation apparatus and the like, as described above, since it is assumed to be used in a harsh environment such as a high-temperature environment, an electrical component including the control unit (that is, an electric substrate or the like) In general, the sample observation apparatus is arranged in a sealed space.
したがって、そのような密閉空間内に配設された発熱源からの熱が、観察対象物の収納されている培養容器へと伝導することを抑止すると共に、外部へと効率よく放熱させる等、発熱に対する構成上の工夫が必要となる。 Therefore, heat from the heat source arranged in such a sealed space is prevented from being conducted to the culture container in which the observation object is stored, and heat is efficiently released to the outside. It is necessary to devise a configuration for the above.
ところが、上記特開2005−295818号公報(特許第4490154号公報)等によって開示されている試料観察装置では、装置に設けられる電気回路等の発熱源から発生する熱を放熱するといった熱対策についての考慮がなされていないという問題点がある。 However, in the sample observation apparatus disclosed by the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-295818 (Patent No. 4490154) or the like, a countermeasure against heat such as radiating heat generated from a heat source such as an electric circuit provided in the apparatus is disclosed. There is a problem that it is not considered.
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電気回路を含む電気基板や各種構成ユニット等の発熱源からの熱が、装置内部の構成部材や観察対象物(培養容器)に対して悪影響を及ぼさないようすると共に、発生した熱を装置外部に向けて効率的に発散放熱させることのできる構成を備えた試料観察装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described points. The object of the present invention is to generate heat from a heat source such as an electric board including various electric circuits and various structural units, and to observe structural members and observations inside the apparatus. An object of the present invention is to provide a sample observing apparatus having a configuration capable of efficiently radiating and dissipating generated heat toward the outside of the apparatus while preventing adverse effects on an object (culture container).
上記目的を達成するために、本発明の一態様の試料観察装置は、試料を収容する容器と、上記容器内に収納された試料を観察する観察用撮像ユニットと、全体として扁平な略直方体形状を成し一面に開口を有して形成され内部に上記観察用撮像ユニットを搭載する被駆動ユニットを備えた収納筐体と、上記容器を載置する透明な平面部を有し上記収納筐体の上記開口を覆うように取り付けられることで上記収納筐体を密閉された箱体とする天板ユニットと、上記収納筐体の内部空間を隔てる隔壁とを具備した。 In order to achieve the above object, a sample observation apparatus according to one aspect of the present invention includes a container for storing a sample, an observation imaging unit for observing the sample stored in the container, and a generally flat, substantially rectangular parallelepiped shape. And having a transparent flat portion on which the container is placed, the housing case having a driven unit on which the observation imaging unit is mounted, and the housing case. A top plate unit that is attached so as to cover the opening of the housing to make the housing case a sealed box, and a partition that separates the internal space of the housing case.
本発明によれば、電気回路を含む電気基板や各種構成ユニット等の発熱源からの熱が、装置内部の構成部材や観察対象物(培養容器)に対して悪影響を及ぼさないようすると共に、発生した熱を装置外部に向けて効率的に発散放熱させることのできる構成を備えた試料観察装置を提供することができる。 According to the present invention, heat from a heat source such as an electric substrate including an electric circuit or various constituent units is prevented from adversely affecting the constituent members inside the apparatus and the observation target (culture vessel) and is generated. Thus, it is possible to provide a sample observation apparatus having a configuration capable of efficiently radiating and dissipating the generated heat toward the outside of the apparatus.
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識できる程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、各図面に記載された各構成要素の数量や各構成要素の形状や各構成要素の大きさの比率や各構成要素の相対的な位置関係等に関して、図示の形態のみに限定されるものではない。 The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. Each drawing used in the following description is shown schematically, and in order to show each component in a size that can be recognized on the drawing, the dimensional relationship and scale of each member are made different for each component. May be shown. Therefore, the present invention is only in the illustrated form with respect to the quantity of each component described in each drawing, the shape of each component, the ratio of the size of each component, the relative positional relationship of each component, and the like. It is not limited.
[一実施形態]
図1は、本発明の一実施形態の試料観察装置を含む試料観察システムの全体構成の概略を示すシステム構成図である。図2は、図1の試料観察システムの電気的な構成の概略を示すブロック構成図である。
[One Embodiment]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an outline of the overall configuration of a sample observation system including a sample observation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block configuration diagram showing an outline of an electrical configuration of the sample observation system of FIG.
図3は、本実施形態の試料観察装置の外観を示す外観斜視図である。図4は、図3に示す試料観察装置において培養容器と容器ホルダを分離した状態を示す外観斜視図である。図5,図6は、本実施形態の試料観察装置における装置本体の分解斜視図である。このうち、図5は、本実施形態の試料観察装置における装置本体のうち上半部の構成要素(天板ユニット)を示している。図6は、本実施形態の試料観察装置における装置本体のうち下半部の構成要素(観察用撮像ユニットを含む駆動ユニット,収納筐体)を示している。 FIG. 3 is an external perspective view showing the external appearance of the sample observation apparatus of the present embodiment. 4 is an external perspective view showing a state in which the culture container and the container holder are separated in the sample observation apparatus shown in FIG. 5 and 6 are exploded perspective views of the apparatus main body in the sample observation apparatus of the present embodiment. Among these, FIG. 5 has shown the component (top plate unit) of the upper half part of the apparatus main body in the sample observation apparatus of this embodiment. FIG. 6 shows constituent elements (a driving unit including an imaging unit for observation, a housing case) in the lower half of the apparatus main body in the sample observation apparatus of the present embodiment.
なお、図5,図6において、符号[6A],[6B]で示す一点鎖線は、各構成ユニットの関連を示している。即ち、図5の上半部の構成要素(天板ユニット)と、図6の下半部の構成要素の一部(駆動ユニット)との間は、符号[6A]同士で接続され、符号[6B]同士で接続されることを示している。 5 and 6, the alternate long and short dash lines indicated by reference numerals [6A] and [6B] indicate the relationship between the constituent units. That is, the upper half component (top plate unit) in FIG. 5 and the lower half component (drive unit) in FIG. 6B] are connected to each other.
図7は、本実施形態の試料観察装置における観察用撮像ユニットを含む駆動ユニットを分解して示す要部分解斜視図である。図8は、本実施形態の試料観察装置における観察用撮像ユニットの縦断面図である。この図8は、図7の矢印[8]−[8]で示す二点鎖線による仮想面に沿う切断面である。 FIG. 7 is an exploded perspective view showing a main part of the driving unit including the imaging unit for observation in the sample observation apparatus of the present embodiment. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the observation imaging unit in the sample observation apparatus of the present embodiment. FIG. 8 is a cut surface along a virtual plane indicated by a two-dot chain line indicated by arrows [8]-[8] in FIG.
図9は、図3の[9]−[9]線に沿う縦断面図である。なお、図9は、本実施形態の試料観察装置のうち、特に操作部ユニットとバルブリリーフの詳細構成を示すための図である。したがって、本実施形態の試料観察装置の内部に配設される各種構成ユニットのうちその他の構成ユニットについては、図面の煩雑化を避けるために図示を省略している。そして、図10は、本実施形態の試料観察装置における装置本体のうち下半部の構成要素(観察用撮像ユニットを含む駆動ユニット,収納筐体)を組み立てた状態を示す外観斜視図である。 9 is a longitudinal sectional view taken along line [9]-[9] in FIG. In addition, FIG. 9 is a figure for showing the detailed structure of an operation part unit and a valve relief especially among the sample observation apparatuses of this embodiment. Therefore, the illustration of the other constituent units among the various constituent units arranged inside the sample observation apparatus of the present embodiment is omitted in order to avoid complication of the drawings. FIG. 10 is an external perspective view showing a state in which the lower half components (the drive unit including the observation imaging unit, the housing case) of the apparatus main body in the sample observation apparatus of the present embodiment are assembled.
まず、本発明の一実施形態の試料観察装置の詳細構成を説明する前に、本実施形態の試料観察装置を含む試料観察システムの全体構成の概略について、主に図1,図2を用いて以下に説明する。 First, before describing the detailed configuration of the sample observation apparatus according to an embodiment of the present invention, an outline of the overall configuration of the sample observation system including the sample observation apparatus according to the present embodiment will be mainly described with reference to FIGS. This will be described below.
本実施形態の試料観察装置1を含む試料観察システム100は、本実施形態の試料観察装置1と、恒温器(インキュベータ)101と、外部制御装置102と、入力装置103と、表示装置104等によって主に構成されている。
The
試料観察装置1は、恒温器101の内部に格納載置された状態で使用される。具体的には、例えば、恒温器101の内部には、水平に設置された平面板状の棚板101a(図1参照)が複数設けられている。試料観察装置1は、この棚板101a上に載置される。
The sample observation apparatus 1 is used in a state of being stored and mounted inside the
上記恒温器101は、温度を一定に保つ機能を有する装置であり、いわゆるインキュベーター(incubator)と呼ばれるものである。恒温器101としては、様々な形態のものが存在するが、従来一般に実用化され広く利用されているものを適用するものとする。そのため、恒温器101自体の詳細な構成の説明については省略する。
The
外部制御装置102は、本実施形態の試料観察装置1を統括的に制御すると共に、当該試料観察装置1によって取得した画像データ等を保存し、また各種の画像処理等を行うための構成ユニットである。
The
そのために、当該外部制御装置102は、試料観察装置1の制御ユニット32(詳細後述;図2,図6,図7等参照)に含まれる通信部75(詳細後述;図2参照)との間で各種データ等の送受信を行うための通信部105(図1では不図示;図2参照)を有している。
For this purpose, the
上記通信部105は、例えば、接続ケーブル等の有線接続手段(USB(Universal Serial Bus;ユニバーサルシリアルバス)接続等)を用いる形態のほか、各種の無線接続手段等を用いる形態のものが適用される。なお、図1においては、上記有線接続手段としての接続ケーブルを符号105aで示している。また、図2においては、上記有線接続手段及び上記無線接続手段を符号105aによって示している。
As the
これにより、外部制御装置102は、試料観察装置1の動作を制御し、当該試料観察装置1によって取得される画像データ等を受信し、受信した画像データ等を記憶媒体に記憶し、また受信した画像データ等についての解析や分析等、各種の信号処理等を実行する。このほか、外部制御装置102は、図示は省略しているが、上記試料観察装置1への給電を行う電源部(商用電源からの給電手段若しくは蓄電池等)を有している。
As a result, the
なお、外部制御装置102から試料観察装置1への給電については、外部制御装置102を介した給電手段に限らず、不図示の電源ケーブル等を用いて上記恒温器101の外部に設けられる商用電源(不図示)から給電を行うようにしてもよい。また、恒温器101内若しくは外部に設置した蓄電池等(不図示)から試料観察装置1への給電を行うようにしてもよい。
The power supply from the
外部制御装置102としては、具体的には、例えば、広く一般に普及している各種の形態(例えば、デスクトップ型,ノートブック型,タブレット型等)の小型パーソナルコンピュータ等を適用することができる。そのためには、それらに適合した各種の制御プログラムを適宜用意することにより運用が可能である。
Specifically, as the
外部制御装置102には、その周辺機器としての入力装置103及び表示装置104等が電気的に接続されている。入力装置103は、使用者(ユーザ)からの指示を外部制御装置102に対して入力するためのデバイスである。入力装置103の形態としては、例えばキーボードのほか、マウスやトラックボール、ジョイスティック等のポインティングデバイス等がある。また、入力装置103としては、表示装置104の表示面上に設けたタッチパネル等を用いてもよい。使用者(ユーザ)は、これらの入力装置103を用いて、外部制御装置102への制御指示入力や各種の信号処理のための指示入力を行うことができる。なお、図1においては、入力装置103の形態としてキーボードとマウスを用いた形態のものを例示している。
The
表示装置104は、外部制御装置102によって動作する制御プログラムに基く各種の表示や、上記試料観察装置1によって取得され、外部制御装置102によって受信された画像データ等に基く画像や各種の情報等を視覚的に表示するための装置である。表示装置104としては、広く一般に普及している液晶表示モニタ等を適用し得る。
The
次に、本実施形態の試料観察装置の構成を、図2〜図6を用いて以下に説明する。 Next, the structure of the sample observation apparatus of this embodiment is demonstrated below using FIGS.
本実施形態の試料観察装置1は、観察用撮像ユニット21(以下、単に観察ユニットと略記する)をXY平面に平行な面内で互いに直交するX軸及びY軸の二方向のそれぞれに直線的に移動させることにより、上記観察ユニット21をXY平面内で自在に移動させることができるように構成された駆動ユニット20(図3,図5では不図示;詳細は後述)を備え、天板ユニット16(図6では不図示;詳細後述)の上面に載置した培養容器2(図2〜図4参照)内の試料を観察するための装置である。
In the sample observation apparatus 1 of the present embodiment, an observation imaging unit 21 (hereinafter simply referred to as an observation unit) is linear in each of two directions of an X axis and a Y axis that are orthogonal to each other in a plane parallel to the XY plane. And a driving unit 20 (not shown in FIGS. 3 and 5; details will be described later) configured to be able to freely move the
なお、以下の説明においては、図2,図3等のように、試料観察装置1における装置本体10(詳細後述)の短辺に沿う方向をX軸というものとし、このX軸に沿う方向を第1の方向というものとする。また、装置本体10の長辺に沿う方向であって、上記X軸に直交する方向をY軸というものとし、このY軸に沿う方向を第2の方向というものとする。そして、X軸及びY軸を含む平面をXY平面というものとする。さらに、このXY平面に直交する方向をZ軸というものとする。
In the following description, the direction along the short side of the apparatus main body 10 (details will be described later) in the sample observation apparatus 1 is referred to as the X axis as shown in FIGS. The first direction is assumed. A direction along the long side of the apparatus
試料観察装置1は、図3,図4等に示すように、密閉された直方体形状の箱体からなる装置本体10と、装置本体10の上面に載置される培養容器2と、装置本体10の上面に載置され上記培養容器2の位置決めを行うための容器ホルダ3とによって主に構成されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and the like, the sample observation apparatus 1 includes an apparatus
まず、培養容器2は、培地を作り細菌等の微生物、細胞等の試料を収容し、培養するための容器である。この培養容器2は、上記試料観察装置1の使用時には、天板ユニット16上の所定の位置(後述する光透過窓15aに対応する位置)に載置される。
First, the
このように培養容器2が上記天板ユニット16の上面の上記光透過窓15aに対向する位置に載置されたとき、培養容器2は、上記光透過窓15aに対向する側の面、即ち培養容器2の底面が平皿状に形成されており、かつその平皿状底面は透明薄板状に形成されている。
Thus, when the
上記培養容器2の底面以外のその他の面は、表面が平面をなし、光を反射し得るような複数の反射面が内部に向けて形成されている。これらの反射面は、当該試料観察装置1の収納筐体11の内部に設けられる観察ユニット21に含まれる照明光源(後述する図8参照)から出射され、上記光透過窓15aを通過して上記培養容器2内に入射する照明光を反射するものである。
The other surfaces other than the bottom surface of the
これにより、上記培養容器2の上記平皿状底面の細胞等の試料は、上記反射面からの照明光によって照明されるので、当該試料観察装置1においては、培養容器2内の細胞等の試料を透過光によって観察することができるように構成されている。
As a result, the sample such as the cells on the flat plate-like bottom surface of the
なお、培養容器2の形状としては、例えば、図示のような箱型形状等のほか各種様々な形状のものがある。当該試料観察装置1においては、各種様々な形状の培養容器2に対応し得る。
In addition, as the shape of the
そのために、試料観察装置1は容器ホルダ3を具備する。この容器ホルダ3は、試料観察装置1の天板ユニット16の上面側に載置される培養容器2を規定の位置に位置決めするための治具である。この容器ホルダ3は、使用される培養容器2の形状に合わせて形成されている。したがって、培養容器2の形状種類に対応する複数種類のものが用意されている。
For this purpose, the sample observation apparatus 1 includes a
容器ホルダ3は、図に示す例のものでは、例えば金属若しくは樹脂成形された板状部材を用いてL字形状に形成している。この容器ホルダ3を天板ユニット16の上面の所定の位置に載置した状態で固定する。この状態で、例えば容器ホルダ3のL字形状の内縁部の直交する長短縁部に対して、培養容器2の側壁面のうち直交する2つの側壁面を当接させて、当該培養容器2の底面を天板ユニット16上に載置する。これにより、培養容器2の天板ユニット16上における位置が、常に同一となるように位置決めできる。
In the example shown in the figure, the
次に、装置本体10は、収納筐体11と、天板ユニット16と、上記駆動ユニット20(図6等参照)等によって主に構成されている。
Next, the apparatus
収納筐体11は、一面に開口11a(図6参照)を有し、全体として扁平で略直方体形状からなり、内部に駆動ユニット20(図6参照)等を収納するケース部材である。収納筐体11は、比較的大型の構成部材となるので低コスト化のために、例えば樹脂製の素材を用いて形成されている。
The
収納筐体11の一側面の外壁面には接続コネクタ12(図3,図4,図6参照)が配設されている。この接続コネクタ12は、例えば当該試料観察装置1に対する電力供給を行うための電源ケーブルや、当該試料観察装置1への制御信号若しくは当該試料観察装置1から出力されるデータ信号を含む各種の信号等の伝達を行うための信号伝達ケーブル(例えばUSBケーブル等)等(図1,図2の符号105a参照)に対応した接続部である。
A connection connector 12 (see FIGS. 3, 4, and 6) is disposed on the outer wall surface of one side of the
この接続コネクタ12は、収納筐体11の内部に配設される電気基板(不図示)に接続されている。この電気基板(不図示)には、例えば電源回路や通信回路等が実装されている。そして、この電気基板は、上記駆動ユニット20の制御ユニット32(詳細後述;図2,図6,図7等参照)との間で電気的に接続されている。
The
また、図6に示すように、収納筐体11において、上記接続コネクタ12の配設されている一側面に対向する他側面近傍には、上記収納筐体11の開口11aに対向する底面寄りの部位に棚状部13が形成されている。この棚状部13は、例えばシリカゲル (silica gel) 等の乾燥剤等を収納するために設けられている。
In addition, as shown in FIG. 6, in the
さらに、収納筐体11の底面には、当該装置本体10の内部気圧の調整を行うための圧力調整弁であるリリーフバルブ61(図2,図9等参照;詳細後述)等が配設されている。このリリーフバルブ61は、収納筐体11において上記棚状部13の近傍の底面側に設けられている。
Furthermore, a relief valve 61 (see FIGS. 2 and 9; see below in detail; details will be described later), which is a pressure adjustment valve for adjusting the internal atmospheric pressure of the apparatus
そして、上記装置本体10は、密閉構造(即ち水密気密構造)を有して構成されている。そのために、上記収納筐体11には、図6に示すように、開口11aの周縁部上面側にシール部材14が設けられている。このシール部材14は、収納筐体11の開口11aの外周縁部に沿うように当該開口11aの全周に亘って形成された周溝部11b(図6参照)に嵌合配置されている。
And the said apparatus
これにより、収納筐体11の開口11aを覆うように天板ユニット16を配置したときには、収納筐体11と天板ユニット16との間に、上記シール部材14が介在するように配置される。このとき、上記シール部材14は、天板ユニット16の下面側の当接面によって圧接され、収納筐体11の周溝部11b内で押し潰されるように変形して、かつ天板ユニット16に密着した状態となる。したがって、これにより、天板ユニット16と収納筐体11との間の水密気密性が確保され、当該装置本体10の内部空間を密閉状態としている。このような形態によって、上記装置本体10の密閉(水密気密)構造が構成されている。
Thereby, when the
次に、天板ユニット16は、上記収納筐体11の開口11a(図6参照)を密閉状態で塞ぐように配置されることで、当該開口11aを覆い、収納筐体11を密閉状態とする蓋体である。この天板ユニット16の上面には、上記培養容器2が載置されるように、透明な平面部が形成されている。
Next, the
上記天板ユニット16は、図5等に示すように、板金部材15と、透明板部材17と、複数片のシート部材からなるスペーサシート19と、操作部ユニット18等によって構成されている。
As shown in FIG. 5 and the like, the
板金部材15は、剛性を有する平板状部材によって形成され、略中央部分に略矩形状の光透過窓15aを有して形成されている。この光透過窓15aは、収納筐体11内の観察ユニット21に含まれる照明光源(不図示;図8の光源部材52)からの照明光を透過させると共に、上面側の透明板部材17上に載置される培養容器2の内部を観察するための観察窓である。
The
なお、板金部材15は、上記収納筐体11との間の密閉状態を確保するために、剛性の高い部材、例えばステンレス鋼(SUS)等の金属薄板部材を用いて形成したものが適用される。
In addition, in order to ensure the sealing state between the said housing | casing housing | casing 11, the sheet-
透明板部材17は、光透過性を有する透明素材を用いて形成される平板状部材である。この透明板部材17としては、例えば透明ガラス素材若しくは透明樹脂製素材(アクリル板等)等によって形成されている。そして、透明板部材17は、上記板金部材15の平面に対して、後述するスペーサシート19を介して重畳した形態で一体化されている。
The
これにより、上記板金部材15の光透過窓15aは、当該透明板部材17によって覆われる形態となる。したがって、これにより、光透過窓15aに対応する部位の透明板部材17の上面に培養容器2を載置することができ、その状態で、当該培養容器2の内部を、下側の収納筐体11内に設けた観察ユニット21により観察することができるように構成されている。
Thereby, the
さらに、透明板部材17には、図5に示すように、操作部ユニット18の複数の操作ボタン18aを外部に露呈し得るように、当該操作ボタン18aに対応するサイズの孔17aが設けられている。
Further, as shown in FIG. 5, the
複数片のスペーサシート19は、上記透明板部材17と上記板金部材15との間に挟持されることにより、両者間の平行度を確保するために設けられるシート状部材である。このスペーサシート19は、上記透明板部材17と上記板金部材15とを合わせたときに、上記収納筐体11の開口11aを覆い隠さないように、かつ上記透明板部材17と上記板金部材15との間を接着固定するための接着剤の塗布領域を避けて、例えば上記板金部材15の各辺の周縁部近傍に沿うように配設されている。
The plurality of pieces of
なお、上記透明板部材17と上記板金部材15との間の接着剤の塗布領域は、例えば光透過窓15aの外周縁部に沿う領域であって、上記スペーサシート19の配設位置を避けた位置となる。
In addition, the application | coating area | region of the adhesive agent between the said
さらに、スペーサシート19の一部には、図5に示すように、操作部ユニット18の複数の操作ボタン18aと複数の状態表示部18bとに対応する位置に、これらを覆い隠さないようにして、これらを外部に露呈させるための孔19a,19bが設けられている。
Further, as shown in FIG. 5, a part of the
そして、上記天板ユニット16は、上述したように、板金部材15の上面側の周縁部に複数片のスペーサシート19を挟んだ状態で透明板部材17が接着剤等によって張り付けられることによって組み立てられる。
Then, as described above, the
一方、上記天板ユニット16の下面側には、駆動ユニット20が、例えばビス等の締結部材を用いて取り付けられている。この場合において、駆動ユニット20の天板ユニット16に対する取付部位は、図5において符号[A]で示す二点鎖線の矩形状部分が相当する。なお、駆動ユニット20の詳細構成は後述する(図8参照)。
On the other hand, the
操作部ユニット18は、天板ユニット16の外周縁部近傍の所定の部位に設けられている。本実施形態において、操作部ユニット18は、天板ユニット16の長手方向の一方の周縁寄りの部位であって、当該天板ユニット16の下面側(装置内側)に配設されている。
The
操作部ユニット18は、複数の操作ボタン18aと、複数の状態表示部18b(インジケータ)と、これらの電気部材を実装する電気基板65(図5等では不図示;後述する図9参照)等によって主に構成されている。
The
電気基板65には、上記複数の操作ボタン18aからの操作入力を受けるスイッチ部材や、このスイッチ部材からの出力信号を処理する信号処理回路と、上記複数の状態表示部18bに含まれる状態表示用部材(例えばLED(light emitting diode;発光ダイオード)等の発光体)や、この状態表示用部材をオンオフ駆動する駆動回路等が実装されている。
The
上記複数の操作ボタン18aは、例えば当該試料観察装置1を恒温器101内に設置する前に、観察ユニット21等のXY平面での移動範囲内における位置調整等を行うための操作部材、若しくは培養液の交換作業や株分け作業等を行う際に、当該試料観察装置1の動作を一時的に停止させるための操作部材等である。
The plurality of
なお、操作ボタン18aを操作することによって行うことのできる機能は、上述した例に限られることはない。その他の具体例については、説明を省略するが、上述した機能以外の各種の機能を割り当てることができる。
The function that can be performed by operating the
また、本実施形態において、複数の操作ボタン18aは、押圧式の操作部材を適用した例を示している。この操作ボタン18aを押圧操作することにより、その押圧力は、電気基板65上に実装されたスイッチ部品113(図9参照)に作用して、当該スイッチ部品113のオンオフが行われるように構成している。
Moreover, in this embodiment, the some
上記複数の状態表示部18bは、例えば上記複数の操作ボタン18aの一つを操作した時に点灯表示等がなされることによって、どの操作ボタンが操作されたかの状態を表示する等のために設けられている。そのために、上記複数の状態表示部18bは、上記複数の操作ボタン18aの近傍に設けられている。
The plurality of
次に、駆動ユニット20は、観察ユニット21をXY平面に平行な面内で互いに直交するX軸及びY軸の二方向に直線的に移動させる駆動手段と、その観察ユニット21の移動を案内(ガイド)する機構とによって主に構成されている。
Next, the
即ち、駆動ユニット20は、図6〜図7等に示すように、被駆動ユニット30と、駆動部28,29と、メインフレーム31と、制御ユニット32等によって構成されている。
That is, the
なお、以下の説明において、上記駆動ユニット20は、観察ユニット21を含めた形態として説明している。この観察ユニット21は、被駆動ユニット30に搭載されることによって、XY平面内でX軸方向及びY軸方向に移動する構成ユニットである。
In the following description, the
まず、上記駆動ユニット20のうちメインフレーム31は、当該駆動ユニット20の主な構成部材(観察ユニット21,被駆動ユニット30等)を内部に収納すると共に、外面に他の構成部材(駆動部28,29,制御ユニット32等)を装着した組立体である。そして、この組立体は、上記天板ユニット16の下面側の所定の部位に一体に装着されるフレーム部材である。このメインフレーム31は、例えば樹脂製の素材等を用いて形成されている。
First, the
詳述すると、上記メインフレーム31は、Z方向に沿って延びる四つの壁部によって構成されている。図6,図7に示すように、この四つの壁部は、
上記収納筐体11の長辺に沿う方向(Y軸方向)に延設され、同収納筐体11の短辺方向に所定の間隔を置いて対向配置される一対の長辺側壁31bと、
上記収納筐体11の短辺に沿う方向(X軸方向)に延設され、同収納筐体11の長辺方向に所定の間隔を置いて対向配置される一対の短辺側壁31aと
がある。
Specifically, the
A pair of
There is a pair of
この場合において、上記一対の長辺側壁31bは、上記収納筐体11の長辺方向の内寸法よりも充分に小となるように設定されている。これにより、当該メインフレーム31が収納筐体11の内部に配置された時、収納筐体11の内部において長辺方向に所定の容積を持つ内部空間が形成されるように設定されている。
In this case, the pair of
一方、上記一対の短辺側壁31aは、上記収納筐体11の短辺方向の内寸法と略同等で、若干小となるように設定されている。これにより、当該メインフレーム31が収納筐体11の内部に配置された時、メインフレーム31の短辺側壁31aは、収納筐体11の内部において短辺方向に、略同寸でガタなく収まるように形成されている。
On the other hand, the pair of
上記四つの壁部(各一対の長辺側壁31bと短辺側壁31b)によって構成される上記メインフレーム31は、Z軸方向の上下端面、即ち天板ユニット16に平行な面が上面及び下面ともに開口した形態に形成されている。即ち、上記メインフレーム31は、上記四つの壁部(31a,31b)のみで形成されている。
The
そして、上記メインフレーム31の上面は、上記天板ユニット16の板金部材15の下面側の所定の部位に一体に装着されている。なお、図10においては、天板ユニット16の図示は省略している。
The upper surface of the
上記メインフレーム31は、上記収納筐体11内において当該収納筐体11の長辺方向(Y軸方向)の一端部に寄せて配設されている。そのために、上述したように、上記一対の長辺側壁31bは、収納筐体11の長辺方向の内寸法よりも充分に小とされている。したがってこれにより、内部に観察ユニット21,被駆動ユニット30等を組み込んだ状態で上面に天板ユニット16(図10では不図示)を装着したメインフレーム31を、収納筐体11の内部に収納した状態とすると、上記収納筐体11の内部には、図10において符号11xで指し示される二点鎖線で表す領域に、所定の内部空間が形成される。この内部空間を、第1の内部空間というものとし、符号11xを付して示すものとする。
The
上記内部空間11xは、上記メインフレーム31の一対の短辺側壁31aのうちの一方と、収納筐体11の内壁面及び底面と、天板ユニット16の一部とによって囲まれた小部屋空間である。これにより、上記メインフレーム31の一対の短辺側壁31aのうちの一方は、上記収納筐体11の内部空間、即ち第1の内部空間11xと第2の内部空間31xとの間を隔てる隔壁となっている。この第1の内部空間11xの内部には、駆動部28,29と制御ユニット32等が配設される。
The
ここで、駆動部28,29と制御ユニット32等は、一対の短辺側壁31aのうちの一方の短辺側壁31aに取り付けられている(詳細後述;図2,図6参照)。
Here, the
また、この状態、即ち、内部に観察ユニット21,被駆動ユニット30等を組み込み済みで、かつ上面に天板ユニット16を装着したメインフレーム31を、収納筐体11に取り付けた時、上記メインフレーム31の下面は、収納筐体11の床面に当接する。したがって、メインフレーム31と、天板ユニット16(下面)と、収納筐体11(床面)とによって、所定の容積を有する内部空間(図10の矢印符号31xで指し示す領域)が形成される。この内部空間を第2の内部空間というものとし、符号31xを付して示すものとする。この第2の内部空間31x内には、観察ユニット21を搭載した被駆動ユニット30等が収納はされている。
In this state, that is, when the
なお、上記メインフレーム31の内壁面の所定の部位には、図7に示すように、湿度センサ39が設けられている。この湿度センサ39は、シート状部材からなり、湿度に応じて変色するように構成された湿度検出部材である。
As shown in FIG. 7, a
制御ユニット32は、例えば観察ユニット21や駆動部28,29の駆動制御を行う制御回路等が実装された電気部品である(図2等参照)。この制御ユニット32は、観察ユニット21に対してフレキシブルプリント基板(以下、FPCと略記する)33(図2,図4,図6等参照)を介して電気的に接続されている。
The
また、制御ユニット32は、駆動部28,29との間においてフレキシブルプリント基板(28d,29d;図7参照)を介して電気的に接続されている。なお、制御ユニット32と駆動部28,29との間の接続状態は不図示。
The
上記制御ユニット32は、図2に示すように、制御部71と、光源制御部72と、駆動制御部73と、画像処理部74と、通信部75と、計時部76と、温湿度計測部77と、電源部78等を有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the
制御部71は、本実施形態の試料観察装置1の統括的な制御を行う制御回路である。光源制御部72は、観察ユニット21に含まれる照明光源である光源部材52(図8参照)の駆動制御を行う制御回路である。駆動制御部73は、駆動ユニット20の駆動部28,29の駆動制御を行う制御回路である。画像処理部74は、観察ユニット21の撮像素子45によって取得された画像データについての各種の画像処理を行う回路部である。通信部75は、上記外部制御装置102の通信部105との間で、各種データ等の送受信を行うための回路部である。計時部76は、リアルタイムクロック(Real-Time Clock;RTC)とよばれる演算回路の内部時計である。この計時部76は、例えば出力データに付随させる日時情報を出力したり、制御処理中における計時や時間制御等の際に利用される回路部である。温湿度計測部77は、温度や湿度を計測するセンサ等を含む回路部である。電源部78は、外部制御装置102から給電される電力を制御する回路部、又は蓄電池とその制御回路等からなる構成ユニットである。
The
被駆動ユニット30は、XY平面内でX軸方向及びY軸方向の二方向のそれぞれでの直線的な上記観察ユニット21の移動をガイドするためのガイド機構である。そのために、被駆動ユニット30は、図6,図7等に示すように、2本のX駆動軸22と、X駆動軸ガイド部材23a,23bと、Y軸方向ガイド軸24と、2本のY駆動軸25と、Y駆動軸ガイド部材26a,26bと、X軸方向ガイド軸27等を有して構成されている。
The driven
観察ユニット21は、上記被駆動ユニット30に搭載された状態で、Y軸方向駆動部29(ベルト駆動部)の駆動力を受けて2本のX駆動軸22がY軸に沿う方向に移動するのに伴って、同方向(Y軸方向)に移動するように構成されている。また、同様に、観察ユニット21は、X軸方向駆動部28(ベルト駆動部)の駆動力を受けて2本のY駆動軸25がX軸に沿う方向に移動するのに伴って、同方向(X軸方向)に移動するように構成されている。
The
つまり、上記観察ユニット21は、メインフレーム31の内部領域において、XY平面内を移動するように構成されている。
That is, the
上記X駆動軸ガイド部材23a,23bには、それぞれにY軸に沿う方向にY軸方向ガイド軸24が挿通配置されている。これにより、上記X駆動軸ガイド部材23a,23bは、2本のY軸方向ガイド軸24によってY軸に沿う方向への移動がガイドされている。そして、上記X駆動軸ガイド部材23aには、その外面側の所定の部位に磁石部34が配設されている。なお、上記2本のY軸方向ガイド軸24は、例えば磁性体によって形成されている。
A Y-axis direction guide
同様に、上記Y駆動軸ガイド部材26a,26bには、それぞれにY軸に沿う方向にX軸方向ガイド軸27が挿通配置されている。これにより、上記Y駆動軸ガイド部材26a,26bは、2本のX軸方向ガイド軸27によってX軸に沿う方向への移動がガイドされている。そして、上記Y駆動軸ガイド部材26aには、その外面側の所定の部位に磁石部34が配設されている。なお、上記2本のX軸方向ガイド軸27は、例えば磁性体によって形成されている。
Similarly, an
ここで、上述したように、上記2本のY軸方向ガイド軸24及び上記2本のX軸方向ガイド軸27のそれぞれを磁性体によって形成し、X駆動軸ガイド部材23a及びY駆動軸ガイド部材26aのそれぞれに磁石部34を設けている。
Here, as described above, each of the two Y-axis direction guide
このような構成とすることにより、磁石部34は、X駆動軸ガイド部材23aと共にX駆動軸ガイド部材23aに挿通されているY軸方向ガイド軸24に向けて磁力によって引き寄せられる。同様に、磁石部34は、Y駆動軸ガイド部材26aと共にY駆動軸ガイド部材26aに挿通されているX軸方向ガイド軸27に向けて磁力によって引き寄せられる。
With such a configuration, the
この作用によって、X駆動軸ガイド部材23aとY軸方向ガイド軸24との間に生じる嵌合ガタが吸収される。同様に、Y駆動軸ガイド部材26aとX軸方向ガイド軸27との間に生じる嵌合ガタが吸収される。
Due to this action, the backlash between the X drive
つまり、上記磁石部34は、X駆動軸ガイド部材23aとY軸方向ガイド軸24との間の嵌合ガタ、及びY駆動軸ガイド部材26aとX軸方向ガイド軸27との間の嵌合ガタをそれぞれ吸収するためのガタ吸収部として機能している。
That is, the
なお、上記被駆動ユニット30についてのその他の構成は、本発明に直接関連しない部分であるので、その詳細な構成の説明は省略する。
In addition, since the other structure about the said driven
次に、駆動部28,29は、上記被駆動ユニット30をX軸方向及びY軸方向のそれぞれに独立して駆動するために設けられ、駆動源を含む構成ユニットである。本実施形態の駆動ユニット20における駆動部は、上記観察ユニット21のX軸に沿う方向への移動に寄与するベルト駆動部であるX軸方向駆動部28と、上記観察ユニット21のY軸に沿う方向への移動に寄与するベルト駆動部であるY軸方向駆動部29とを有する。
Next, the
上記X軸方向駆動部28は、上記Y駆動軸ガイド部材26a,26bの少なくとも一方(本実施形態ではY駆動軸ガイド部材26a)をX軸方向に駆動することにより、上記Y駆動軸25を同X軸方向へ駆動する。これにより、観察ユニット21を同X軸方向へ移動させる。
The X-axis
上記Y軸方向駆動部29は、上記X駆動軸ガイド部材23a,23bの少なくとも一方(本実施形態ではX駆動軸ガイド部材23a)をY軸方向に駆動することにより、上記X駆動軸22を同Y軸方向へ駆動する。これにより、観察ユニット21を同Y軸方向へ移動させる。
The Y-axis
そのために、図7に示すように、上記X軸方向駆動部28は、ステージ駆動モータ28aと、駆動ベルト28bと、複数(2個)のプーリー28cとを有して構成されている。また、上記Y軸方向駆動部29は、ステージ駆動モータ29aと、駆動ベルト29bと、複数(2個)プーリー29cとを有して構成されている。なお、上記X軸方向駆動部28と、上記Y軸方向駆動部29とは、略同様の構成からなるものである。
For this purpose, as shown in FIG. 7, the X-axis
そして、駆動部28,29において、ステージ駆動モータ28a,29aが駆動されて駆動軸が回転すると、当該駆動軸と同軸上に固設された一方の各プーリー28c,29cが回転する。この一方の各プーリー28c,29cが回転すると、駆動ベルト28b,29bが駆動される。すると、上記X駆動軸ガイド部材23aはY軸方向に、上記Y駆動軸ガイド部材26aはX軸方向に移動する。
In the
上記X軸方向駆動部28,上記Y軸方向駆動部29の駆動は、上記制御ユニット32の制御部71の制御下において駆動制御部73によって制御される。その駆動制御によって、観察ユニット21は、XY平面内において自在に移動可能となっている。
The driving of the X-axis
そして、観察ユニット21と制御ユニット32との間は、上述したように、FPC33によって電気的に接続されている。この場合において、観察ユニット21は、X−Y平面内で移動する移動部材である。そして、上記FPC33は観察ユニット21から延出している。そのために、FPC33は、X−Y平面内での移動を吸収し得るように余裕を持たせて、その長さ寸法が設定されている。
The
このように構成された本実施形態の駆動ユニット20において、観察ユニット21は、X駆動軸22によって駆動される際には、Y駆動軸25に沿ってY軸方向に移動する。また、観察ユニット21は、Y駆動軸25によって駆動される際には、X駆動軸22に沿ってX軸方向に移動する。
In the
なお、駆動部28,29についても、本発明に直接関連しない部分であるので、これ以上の詳細な構成の説明は省略する。
Note that the
次に、観察ユニット21の構成について、主に図8を用いて以下に簡単に説明する。
Next, the configuration of the
上述したように、観察ユニット21は、培養容器2内の細胞等の試料を観察するために、撮像観察光学系41や撮像素子45等を含んで構成される構成ユニットである。観察ユニット21は、駆動ユニット20の駆動部(28,29)によってX駆動軸22及びY駆動軸25(図6〜図8等参照)を介して駆動されることにより、XY平面内においてX軸方向またはY軸方向に駆動されて移動するように構成されている。
As described above, the
観察ユニット21は、本体固定枠40と、撮像観察光学系41と、レンズ鏡筒42と、撮像素子45と、移動枠46と、吊軸47と、回転規制軸48と、駆動機構(49〜51)と、拡散板43と、照明用レンズ44と、光源部材52(照明光源)と、電気基板53(図8では不図示;図2参照)と、付勢部材54等を有して構成されている。
The
本体固定枠40は、本観察ユニット21の主要構成部をなし、当該観察ユニット21を構成する上記各種の構成部材(41〜53)等を保持し収納する構成部材である。本体固定枠40は、箱型形状に形成され、内部に各種の構成部材を収納し得ると共に、外面側にも所定の構成部材を取り付け得るように形成されている。
The main
撮像観察光学系41は、観察撮像対象とする対象物からの光を集光して撮像素子45の受光面上に光学像を結像させるための複数の光学レンズによって構成されている。
The imaging observation
レンズ鏡筒42は、撮像観察光学系41の複数の光学レンズを所定の配列で(各光学レンズの各光軸が一致するように)保持するための略筒形状をなす保持部材である。このレンズ鏡筒42は、移動枠46と一体となるように構成されている。
The
上記レンズ鏡筒42は、上記本体固定枠40の略中心部に配置されている。この場合において、レンズ鏡筒42によって保持される撮像観察光学系41の光軸Oは、Z軸と平行となるように設定されている。そして、上記レンズ鏡筒42の撮像観察光学系41の光軸Oの延長線上には、撮像素子45が配設されている。
The
上記撮像素子45は、上記撮像観察光学系41によって光学的に結像される観察対象物の光学像を受けて光電変換処理を行うことによって、当該観察対象物の光学像の画像データを生成する電気部品である。撮像素子45は、その受光面が上記撮像観察光学系41の光軸Oに直交する面と平行となるように配設されている。このとき、撮像素子45は、その受光面の略中心部と上記光軸Oとが略一致する位置に配設されている。そして、撮像素子45も、移動枠46と一体となるように構成されている。
The
移動枠46は、吊軸47及び回転規制軸48とによって、本体固定枠40の内部において、光軸Oに沿う方向(Z軸方向)に移動可能となるように構成されている。これにより、移動枠46の光軸Oに沿う方向(Z軸方向)への移動に伴って、上記レンズ鏡筒42及び上記撮像素子45も、同方向(光軸Oに沿う方向;Z軸方向)に一体に移動するように構成されている。
The moving
即ち、移動枠46は、吊軸47によってZ軸方向への移動が可能となるように支持されている。ここで、上記吊軸47は、本体固定枠40内においてZ軸に沿う方向に固定配置されている。この吊軸47は、上記移動枠46の係合部46aに係合している。これにより、吊軸47は、上記移動枠46のZ軸方向(光軸Oに平行な方向)への移動をガイドするガイド軸として機能している。
That is, the moving
また、移動枠46は、回転規制軸48によって上記吊軸47を回転中心として回転してしまうことが規制されている。この回転規制軸48も、本体固定枠40内においてZ軸に沿う方向に固定配置されている。
Further, the
ここで、上記回転規制軸48は、上記吊軸47の本体固定枠40内における配設位置に対し、光軸Oに直交する方向に、光軸Oを挟んで対向する側に配置されている。この回転規制軸48は、上記移動枠46の係合部46bに係合している。これにより、回転規制軸48は、上記移動枠46が上記吊軸47を回転中心として回転するのを規制すると共に、上記移動枠46のZ軸方向(光軸Oに平行な方向)への移動の案内(ガイド)を補佐する補助ガイド軸としても機能している。
Here, the rotation restricting shaft 48 is disposed on the opposite side of the optical axis O in the direction perpendicular to the optical axis O with respect to the arrangement position of the
このような構成により、上記移動枠46は上記レンズ鏡筒42と共に、吊軸47及び回転規制軸48に沿って、光軸Oに沿う方向(Z軸方向)に移動自在に構成されている。
With such a configuration, the moving
なお、上記移動枠46は、上記本体固定枠40の底面との間に介在する付勢部材54の付勢力によって、常に所定の方向、例えば本実施形態に示す例では、図8の矢印Z1で示す方向に向けて付勢されている。上記付勢ばね54の形態として、本実施形態においては、例えばコイルばねを適用した例を示している。
Note that the moving
上記移動枠46の光軸Oに沿う方向(Z軸方向)への移動は、駆動機構(49〜51)によって行われる。本実施形態においては、上記駆動機構(49〜51)の基本的な構成は、従来のレンズ装置等において、送りねじ及び送りナットを用いて可動レンズ群(例えばフォーカスレンズ群)を光軸Oに沿う方向へと移動させるための機構と略同様の機構が適用される。したがって、駆動機構の構成の説明は、以下に示すように簡単な説明に留める。
The movement of the moving
上記移動枠46の駆動機構は、レンズ駆動モータ49と、リードスクリュー50と、ナット部材51等によって構成される。
The driving mechanism of the moving
レンズ駆動モータ49は、本駆動機構の駆動源である。即ち、レンズ駆動モータ49は、上記移動枠46を上記レンズ鏡筒42と共に光軸Oに沿うZ軸方向に移動させるための駆動源である。レンズ駆動モータ49は、例えば正逆回転を可能とする電動機(Electric motor)が適用される。上記レンズ駆動モータ49は、その駆動軸がZ軸方向と平行に配設されている。
The lens drive
リードスクリュー50は、上記レンズ駆動モータ49からの回転力を受けてナット部材51へと出力する回転軸である。上記レンズ駆動モータ49の駆動軸は、略同軸上に一体となるように設けられ、例えば軸形状の送りねじである。
The
ナット部材51は、上記レンズ駆動モータ49の回転出力を上記リードスクリュー50を介して受けることにより、Z軸方向に移動する被駆動部材である。このナット部材51は、上記リードスクリュー50に螺合した状態で、上記移動枠46の所定の一部位である係合部46cに係合している。
The
このような構成により、本駆動機構は、次のように作用する。即ち、まず、レンズ駆動モータ49が駆動されるとリードスクリュー50(送りねじ)が回転する。すると、リードスクリュー50に螺合しているナット部材51は、リードスクリュー50に沿ってZ軸方向に移動する。ここで、ナット部材51は、上記移動枠46に対し係合部46cにおいて一体的に係合している。したがって、ナット部材51がZ軸に沿う方向に移動すると、上記移動枠46も同方向に移動する。これに伴い、上記移動枠46と一体に構成されているレンズ鏡筒42(撮像観察光学系41)及び撮像素子45も同時に同じ方向に移動する。そして、この場合において、レンズ駆動モータ49の回転方向を制御することによって、ナット部材51のZ軸に沿う方向の移動方向を制御することができる。これにより、レンズ鏡筒42(撮像観察光学系41)及び撮像素子45を一体として構成される移動枠46のZ軸に沿う方向への移動を制御することができる。
With this configuration, the present drive mechanism operates as follows. That is, first, when the
なお、ナット部材51と移動枠46の係合部46cとの間には、上記付勢部材54の一方向(Z1方向)への付勢力が常に働いている。このことから、ナット部材51と移動枠46との両者間には、隙間ガタが生じないように構成されている。
A biasing force in one direction (Z1 direction) of the biasing
このような構成により、上記駆動機構によって、撮像観察光学系41及び撮像素子45をZ軸方向(即ち光軸Oに沿う方向)に適宜進退移動させることで、撮像素子45の受光面に結像される観察対象物の光学像の焦点位置を調整することができる。
With this configuration, the image pickup observation
また、撮像観察光学系41をZ軸方向(光軸Oに沿う方)に移動させた際に、当該撮像観察光学系41の画角が一定となるように、本観察ユニット21における上記撮像観察光学系41は、全体としてテレセントリック光学系が採用されている。
In addition, when the imaging observation
一方、本観察ユニット21は、培養容器2内の観察対象物を照明するための照明手段を有している。この照明手段は、主に光源部材52と、拡散板43と、照明用レンズ44等によって構成される。
On the other hand, the
光源部材52は、本体固定枠40の内部において、底面寄りの部位であって、上記レンズ鏡筒42及び上記移動枠46の外周側領域に配置されている。この光源部材52は、天板ユニット16上の所定の部位(光透過窓15aに対応する位置)に載置した培養容器2内の試料の下方(底面側)から上方に向けて照明光を射出する光源部材である。光源部材52としては、例えばLED(light emitting diode;発光ダイオード)等の発光体等が適用されている。
The
上記光源部材52から出射される照明光は、上述したように、当該観察ユニット21の上方に向けて進む。そこで、当該観察ユニット21の上面部には、上記光源部材52からの照明光が通過する領域に照明用レンズ44と、拡散板43とが配設されている。ここで、照明用レンズ44は、光源部材52寄りの部位に配設され、拡散板43は、当該観察ユニット21の外面側に配設されている。
The illumination light emitted from the
照明用レンズ44は、上記光源部材52から出射された照明光を集光し、所定の方向(上方の培養容器2の底面)に向けて出射する光学部材である。
The
拡散板43は、上記光源部材52から出射された後、上記照明用レンズ44を透過した照明光を拡散させると共に、上方の光透過窓15a側へと出射して、培養容器2内を照明するための照明光を生成する。この拡散板43は、例えば光透過性を有すると共に光拡散性を有する乳白色の樹脂製薄板等によって形成されている。なお、上記拡散板43に代えて、フレネルレンズを用いてもよい。
The
この構成により、光源部材52から出射された照明光は、上記照明用レンズ44,上記拡散板43を介して上方へ出射され、天板ユニット16の光透過窓15a及び培養容器2の透明な底面を透過して培養容器2内へと入射する。こうして培養容器2内に入射した照明光は、当該培養容器2内の反射面(不図示)によって反射した後、同培養容器2内の培地内に存在する試料を照明し透過した後、上記光透過窓15aを介して撮像観察光学系41へと入射するように構成されている。
With this configuration, the illumination light emitted from the
電気基板53(図8には不図示;図2参照)は、例えば観察ユニット21の一側面に固定配置されている。この電気基板53は、複数の電気部材等を用いて形成され、図2に示すように、光源駆動部56,レンズ駆動部57,撮像素子駆動部58,位置判定部59,減衰補償部60等のほか、当該撮像素子45から出力される画像データの前処理回路等が実装されている。
The electric board 53 (not shown in FIG. 8; see FIG. 2) is fixedly disposed on one side surface of the
光源駆動部56は上記光源部材52の駆動回路である。レンズ駆動部57は上記レンズ駆動モータ49の駆動回路である。撮像素子駆動部58は、上記撮像素子45の駆動回路である。位置判定部59は、観察ユニット21のXY平面内の所定の移動範囲内における位置を判定するためのセンサ及びその駆動回路である。減衰補償部60は、制御ユニット32からFPC33を介して電気基板53へと到達する間に生じる電圧降下や信号の減衰,電磁ノイズによる障害等を補償するためのインターフェース回路である。
The light
また、上記撮像素子駆動部58には、図2に示すように、AF部82,画素切換部83等を有している。
Further, as shown in FIG. 2, the imaging
上記AF部82は、例えば取得された画像データに基づいて合焦状態を検出し自動的に焦点調節動作を行ういわゆるオートフォーカス(AutoFoucus;AF)処理を行う処理回路である。上記画素切換部83は、撮像素子45の有する複数の画素のうちAF動作に寄与する画素と撮像動作に寄与する画素とを動作モードに応じて切り換える処理回路である。
The
これらに加えて、さらに、上記電気基板53は、上記以外の回路、例えば外部機器との通信を行うための通信回路や、取得した画像データ及び付随する各種情報データ等を記録する記録媒体を含むデータ記録回路等のほか、レンズ駆動モータ49を駆動するためのバッテリを含む電源回路等を含めて構成してもよい。
In addition to these, the
本実施形態の試料観察装置1は、上述のように構成されている。その他の構成については、本発明に直接関連しない部分であるので、詳細な説明を省略する。 The sample observation device 1 of the present embodiment is configured as described above. Since other parts are not directly related to the present invention, detailed description thereof is omitted.
このように構成された本実施形態の試料観察装置1においては、観察ユニット21を搭載した被駆動ユニット30を組み付けた状態のメインフレーム31の上面側に天板ユニット16が装着され、この天板ユニット16の下面側に、収納筐体11を、上記メインフレーム31を内部に収納する形態で取り付ける。
In the sample observation apparatus 1 of the present embodiment configured as described above, the
このようにして、当該試料観察装置1を組み立てた状態とした時、収納筐体11の内部においては、メインフレーム31が、長辺方向において一端部に寄った位置に配設される。このメインフレーム31は、自身の側壁31a,31bと、天板ユニット16(下面)と、収納筐体11(床面)とによって第2の内部空間31x(図10参照)が形成される。そして、この第2の内部空間31x内には、観察ユニット21が被駆動ユニット30によって移動自在に配設されている。
In this way, when the sample observation apparatus 1 is in an assembled state, the
ここで、上記観察ユニット21は、撮像素子45や光源部材52等を備えると共に、これらの駆動回路(58,56,57等)を実装した電気基板53を有して構成されている。これら撮像素子45,光源部材52,電気基板53等は、当該試料観察装置1の稼働時には大きな熱源となる。以下、第2の内部空間31x内にある熱源としての観察ユニット21を、第2の熱源というものとする。
Here, the
一方、上記収納筐体11の内部において、上記メインフレーム31の占有領域以外の部位には、第1の内部空間11x(図10参照)が形成されている。この第1の内部空間11xには、駆動部28,29や制御ユニット32等が配設されている。
On the other hand, a first
ここで、駆動部28,29は、上記観察ユニット21をXY平面において移動させるための駆動源としての駆動モータを含む構成ユニットである。したがって、当該駆動部28,29は、稼働時には大きな熱源となる。
Here, the
また、上記制御ユニット32は、当該試料観察装置1における主たる制御部71を含む各種の電気回路を実装して構成されている。したがって、この制御ユニット32もまた稼働時には大きな熱源となる。以下、第1の内部空間11x内にある熱源としての駆動部28,29及び制御ユニット32を、第1の熱源というものとする。
The
上述したように、本実施形態の試料観察装置1においては、主な熱源となる構成ユニットのうち第1の熱源(駆動部28,29及び制御ユニット32)と、第2の熱源(観察ユニット21)とを、分離して配置すると共に、両者を互いに離れた位置に配置するようにしている。
As described above, in the sample observation device 1 of the present embodiment, the first heat source (the
さらに、本実施形態においては、第1の熱源と第2の熱源との間に、メインフレーム31の一つの側壁(短辺側壁31a)を隔壁として配設している。このような構成とすることにより、第1の熱源を第1の内部空間11x内に配設し、第2の熱源を第2の内部空間31x内に配設して、熱源を分離配置すると共に、両者間に隔壁を設けて熱伝導を遮断している。したがって、第1の内部空間11xと第2の内部空間31xとを隔壁によって隔てることによって、第1の熱源からの発熱と第2の熱源からの発熱とが合流することを阻止し、よって、第1の熱源からの発熱と第2の熱源からの発熱との合流によるさらなる高温化が抑止される。
Further, in the present embodiment, one side wall (
この場合において、第1の内部空間11xと第2の内部空間31xとの間の隔壁として、メインフレーム31の短辺側壁31aを用いている。上述したように、メインフレーム31は、例えば樹脂製の素材等を用いて形成されている。このことから、隔壁としてのメインフレーム31の短辺側壁31aの熱伝導率は、空気の熱伝導率よりも高いものである。したがって、第1の内部空間11xや第2の内部空間31xで発生した熱は、当該隔壁(短辺側壁31a)を介して、これに連設される別の部位へと伝導し、やがて外部に放熱されることになる。これにより、第1の内部空間11x,第2の内部空間31xの内部の温度上昇は抑止される。
In this case, the
また、第1の内部空間11x内において、第1の熱源は、メインフレーム31の短辺側壁31aに直接取り付けられている。上述したように、メインフレーム31は、金属部材等に比べて熱伝導率の低い樹脂製素材で構成されているものであるが、第1の熱源が短辺側壁31aに直接取り付けられていることから、当該短辺側壁31aを介して上面側の天板ユニット16へと熱伝導する。
Further, the first heat source is directly attached to the
上述したように、天板ユニット16の下面側には、熱伝導性の良好な金属製等の板金部材15が設けられている。したがって、第1の内部空間11x内から短辺側壁31aを介して上面側に伝導した熱は、板金部材15に伝導される。板金部材15は、広い面積を有して形成され、透明板部材17を介して外面に露呈している。したがって、当該板金部材15に伝導された熱は、効率よく外部に放熱される。
As described above, the
なお、板金部材15には、開口としての光透過窓15aが形成されているので、この部分には、熱は伝導しない。当該光透過窓15aに相当する部分の上面側(透明板部材17の上面)には、培養容器2が載置されるが、上述したように、板金部材15を伝導してきた熱は、光透過窓15aの部位には伝導しない。したがって、第1の内部空間11xから短辺側壁31a及び板金部材15を介して伝導されてきた熱は、培養容器2へ影響を与えることなく、外部に放熱されるように構成されている。
In addition, since the
さらに、光透過窓15aは、第1の熱源から離れた位置に配置されているので、板金部材15を伝ってくる熱は、光透過窓15a近傍に到達する前に、外部に放熱されるか、若しくは冷却されることになる。したがって、このことからも、第1の内部空間11xからの培養容器2への熱伝導が抑制される。
Furthermore, since the
また、第2の内部空間31xにおいては、内部に第2の熱源(観察ユニット21)を有する。ここで、観察ユニット21は、当該試料観察装置1の稼働中には、XY平面上を移動する構成ユニットである。したがって、他の構成ユニットには、直接接触しているものではなく、このことから、当該観察ユニット21からの発熱は、例えば第2の内部空間31x内の空気を介して放熱されることになる。この場合においても、観察ユニット21の移動する領域の上面側には、天板ユニット16の板金部材15が設けられている。したがって、これにより、観察ユニット21の発熱は、空気を介して上昇し、板金部材15に伝導された後、外部に放熱される。
Further, the second
以上説明したように上記一実施形態によれば、収納筐体11の内部空間に対し、メインフレーム31の一方の短辺側壁31aを隔壁として2つの空間を形成するように構成する。ここで、収納筐体11の内部に形成される2つの空間のうち一方は、第1の熱源(駆動部28,29及び制御ユニット32)を内部に設けた第1の内部空間11xと、第2の熱源(観察ユニット21)を内部に設けた第2の内部空間31xとである。このように、当該試料観察装置1においては、主な熱源となる構成ユニットのうち第1の熱源と第2の熱源とを分離して配置し、かつ、両者を互いに離れた位置に配置している。
As described above, according to the above-described embodiment, the internal space of the
これにより、発熱の集中を避け、分散させることにより、放熱効果を高めることに寄与することができる。 Thereby, it can contribute to improving a heat dissipation effect by avoiding concentration of heat generation and dispersing.
また、第1の内部空間11x(第1の熱源)と第2の内部空間31x(第2の熱源)との間は、空気の熱伝導率よりも熱伝導性の高い素材、例えば樹脂素材で形成したメインフレーム31の一つの側壁(短辺側壁31a)を隔壁として配設している。
Further, a material having higher thermal conductivity than the thermal conductivity of air, for example, a resin material, is used between the first
この構成により、第1の内部空間11x(第1の熱源)と第2の内部空間31x(第2の熱源)とで発生した熱は、当該隔壁(短辺側壁31a)を介して、これに連設される別の部位へと伝導し、やがて外部に放熱されることになる。これにより、第1の内部空間11x,第2の内部空間31xの内部の温度上昇を抑止することができる。
With this configuration, the heat generated in the first
さらに、第1の熱源と第2の熱源との間にメインフレーム31の一つの側壁(短辺側壁31a)を配設したことにより、両者間の熱伝導を遮断して、第1の熱源からの発熱と第2の熱源からの発熱とが合流することを阻止している。よって、第1の熱源からの発熱と第2の熱源からの発熱との合流によるさらなる高温化を抑止することができる。
Further, by disposing one side wall (
また、第1の内部空間11x内においては、第1の熱源がメインフレーム31の短辺側壁31aに直接取り付けられ、当該短辺側壁31aは、上面側の天板ユニット16の板金部材15に取り付けられている。したがって、第1の熱源からの発熱は、短辺側壁31aから板金部材15へと熱伝導する。
Further, in the first
この構成により、板金部材15へ伝導された熱は、良好な熱伝導性のゆえに、外部へ向けて効率的に放熱される。この場合において、板金部材15の光透過窓15aには、熱伝導が遮断されるので、この部分の上面側に載置される培養容器2へと熱伝導することもない。したがって、第1の熱源からの熱が培養容器2内の細胞等に影響を与えることはない。
With this configuration, the heat conducted to the
さらに、光透過窓15aは、第1の熱源から離れた位置に配置されているので、第1の内部空間11xから培養容器2への熱伝導を抑制することができる。
Furthermore, since the
そして、第1の内部空間11xにおいては、内部で固定される第1の熱源(駆動部28,29及び制御ユニット32)を有している。この第1の熱源の構成ユニットは、移動制御をする必要が無いので、隔壁によって囲い込むように形成した狭い空間に配置することができる。そうした構成を採ったとしても、隔壁には、別の構成部材が連なっていることから、第1の熱源から発生した熱は、最終的に外部へと効率的に放熱することができる。
The first
また、第2の内部空間31xにおいては、内部で移動する第2の熱源(観察ユニット21)を有している。当該観察ユニット21からの発熱は、第2の内部空間31x内の空気へと放熱された後、上面側の天板ユニット16の板金部材15へと伝導され、その後、外部に放熱される。このように、移動する第2の熱源の移動領域を覆うように、熱伝導性の高い部材(板金部材15)を設けることによって、第2の内部空間31xにおいても、効率的な放熱を行うことができる。
Further, the second
なお、上述の構成に加えて、第2の内部空間31x内を冷却する手段として、例えば冷却用ファンを、メインフレーム31の側壁に設ける構成も考えられる。冷却用ファンは、外気を気密空間内に取り入れて、熱と共に外部に排出するために、強制的に気流を生じさせる構成ユニットである。したがって、この構成を採用する場合には、収納筐体11の気密性を確保する工夫が必要となる。
In addition to the above configuration, as a means for cooling the inside of the second
例えば、冷却用ファンをメインフレーム31の一方の側壁に設けると共に、第2の熱源を挟んで上記冷却ファンの対向する壁面に、導電性の良好な金属板等を設けて構成する。この場合において、上記金属板の一面はメインフレーム31の内側に露呈させ、他面はメインフレーム31の外面に露呈させるように配設する。
For example, a cooling fan is provided on one side wall of the
このような構成とすることにより、冷却ファンからの気流は、第2の熱源に吹き付けられることによって、当該第2の熱源の熱を含んで、対向面の金属板へと吹き付けられる。これにより、金属板に熱が伝導した後、メインフレーム31の外部に放熱される。これにより、収納筐体11の気密性を維持しながら、効果的な放熱を行うことができる。
By setting it as such a structure, the airflow from a cooling fan is sprayed on the metal plate of an opposing surface including the heat of the said 2nd heat source by being sprayed on a 2nd heat source. Thereby, after heat is conducted to the metal plate, the heat is radiated to the outside of the
また、上述の一実施形態においては、収納筐体11の内部空間に対して、樹脂製のメインフレーム31を用いて2つの内部空間を形成している。即ち、収納筐体11においてメインフレーム31の一方の短辺側壁31aを隔壁として、第1の内部空間11xを形成し、この第1の内部空間11x内に第1の熱源を設けるように構成している。
Further, in the above-described embodiment, two internal spaces are formed using the resin
このような構成とは別の構成として、次のような構成も考えられる。 As a configuration different from such a configuration, the following configuration is also conceivable.
即ち、上述の第1の内部空間11xと第2の内部空間31xとを、分離した個別の筐体として構成し、この2つの筐体を組み合わせることによって、装置本体10を構成するようにしてもよい。
That is, the first
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施することができることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications and applications can be implemented without departing from the spirit of the invention. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the above-described embodiment, if the problem to be solved by the invention can be solved and the effect of the invention can be obtained, this constituent requirement is deleted. The configured structure can be extracted as an invention. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. The invention is not limited by the specific embodiments thereof, except as limited by the appended claims.
本発明は、試料観察装置に限られることはなく、対象物に対して所定の間隔を保持しながら観察用撮像ユニットを所定方向に移動させることによって所望の対象物の表面を走査する形態の装置、例えばフラットベッド型スキャナやフイルムスキャナ等のイメージスキャナのほか、立体物の表面を走査する3Dスキャナ等の走査装置に対しても、全く同様にかつ容易に適用することができる。 The present invention is not limited to the sample observation apparatus, and is an apparatus configured to scan the surface of a desired object by moving the observation imaging unit in a predetermined direction while maintaining a predetermined interval with respect to the object. For example, the present invention can be applied to a scanning device such as a 3D scanner that scans the surface of a three-dimensional object in addition to an image scanner such as a flatbed scanner or a film scanner.
1……試料観察装置
2……培養容器
3……容器ホルダ
10……装置本体
11……収納筐体
11a……開口
11b……周溝部
11x……第1の内部空間
12……接続コネクタ
13……棚状部
14……シール部材
15……板金部材
15a……光透過窓
16……天板ユニット
17……透明板部材
17a……孔
18……操作部ユニット
18a……操作ボタン
18b……状態表示部
19……スペーサシート
19a,19b……孔
20……駆動ユニット
21……観察用撮像ユニット(観察ユニット)
22……X駆動軸
23a,23b……X駆動軸ガイド部材
24……Y軸方向ガイド軸
25……Y駆動軸
26a……Y駆動軸ガイド部材
26a,26b……Y駆動軸ガイド部材
27……X軸方向ガイド軸
28,29……駆動部
28……X軸方向駆動部
28a,29a……ステージ駆動モータ
28b,29b……駆動ベルト
28c,29c……プーリー
29……Y軸方向駆動部
30……被駆動ユニット
31……メインフレーム
31a……短辺側壁
31b……長辺側壁
31x……第2の内部空間
32……制御ユニット
34……磁石部
39……湿度センサ
40……本体固定枠
41……撮像観察光学系
42……レンズ鏡筒
43……拡散板
44……照明用レンズ
45……撮像素子
46……移動枠
46a,46b,46c……係合部
47……吊軸
48……回転規制軸
49……レンズ駆動モータ
50……リードスクリュー
51……ナット部材
52……光源部材
53……電気基板
54……付勢部材
56……光源駆動部
57……レンズ駆動部
58……撮像素子駆動部
59……位置判定部
60……減衰補償部
61……リリーフバルブ
65……電気基板
71……制御部
72……光源制御部
73……駆動制御部
74……画像処理部
75……通信部
76……計時部
77……温湿度計測部
78……電源部
82……AF部
83……画素切換部
100……試料観察システム
101……恒温器
101a……棚板
102……外部制御装置
103……入力装置
104……表示装置
105……通信部
105a……通信接続手段
113……スイッチ部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
22...
Claims (5)
上記容器内に収納された試料を観察する観察用撮像ユニットと、
全体として扁平な略直方体形状を成し一面に開口を有して形成され内部に上記観察用撮像ユニットを搭載する被駆動ユニットを備えた収納筐体と、
上記容器を載置する透明な平面部を有し上記収納筐体の上記開口を覆うように取り付けられることで上記収納筐体を密閉された箱体とする天板ユニットと、
上記収納筐体の内部空間を隔てる隔壁と、
を具備したことを特徴とする試料観察装置。 A container for containing a sample;
An imaging unit for observation for observing the sample stored in the container;
A storage case including a driven unit that is formed as a whole and has a flat and substantially rectangular parallelepiped shape and has an opening on one surface, and the above-described observation imaging unit is mounted inside;
A top plate unit that has a transparent flat portion for placing the container and is attached so as to cover the opening of the storage casing, and the storage casing is a sealed box;
A partition that separates the internal space of the storage case;
A sample observation apparatus characterized by comprising:
上記第1の内部空間には、第1の熱源が配設され、
上記第2の内部空間には、第2の熱源が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の試料観察装置。 The partition wall divides the internal space of the housing into a first internal space and a second internal space,
A first heat source is disposed in the first internal space,
The sample observation apparatus according to claim 1, wherein a second heat source is disposed in the second internal space.
移動制御を行わなくてもよい熱源を隔壁で囲い込むことによって、
上記隔壁で囲われた熱源から発生した熱を、上記隔壁を介して効率的に放熱することを特徴とする請求項1に記載の試料観察装置。 Separate the heat source in several places,
By enclosing a heat source that does not require movement control with a partition wall,
The sample observation apparatus according to claim 1, wherein heat generated from a heat source surrounded by the partition is efficiently radiated through the partition.
上記第2の内部空間において、上記第2の熱源は、移動可能に配設されていることを特徴とする請求項2に記載の試料観察装置。 In the first internal space, the first heat source is attached in contact with the partition wall,
The sample observation apparatus according to claim 2, wherein the second heat source is movably disposed in the second internal space.
上記第2の熱源は、撮像素子及び照明光源とそれらの駆動回路を含む上記観察用撮像ユニットであることを特徴とする請求項2に記載の試料観察装置。 The first heat source is a constituent unit including a drive source and a control unit,
The sample observation apparatus according to claim 2, wherein the second heat source is the observation imaging unit including an imaging element, an illumination light source, and a drive circuit thereof.
Priority Applications (2)
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