JP2019113795A - 観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な技術を提供する。【解決手段】観察窓160は、被検物に固定されて用いられる観察窓であって、被検物に接触すべき第1表面163aと第1表面163aと反対に位置する第2表面163bを有する透明な基板163と、基板163に配設された第1表面163aから露出した電極164と、基板163を支持するための支持部材161及び支持部材162、を備える。【選択図】図4
Description
本明細書の開示は、観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法に関する。
近年、生体組織の深部まで観察可能なin vivoイメージングを実現する顕微鏡システムが開発されている(例えば、非特許文献1を参照)。また、そのような顕微鏡システムを用いて、顕微鏡下で生体組織に電気刺激または光刺激を与えてその反応を観察する研究も盛んに行われている(例えば、特許文献1を参照)。
特許文献1には、顕微鏡下でマウスなどの動物の脳に電気刺激を与える際に用いられる頭蓋窓(Cranial window)が記載されている。
Ryosuke Kawakami et.al. "In vivo two-photon imaging of mouse hippocampal neurons in dentate gyrus using a light source based on a high-peak power gain-switched laser diode", BIOMEDEICAL OPTICS EXPRESS, 1 Mar 2015, Vol.6, No.3, p.891-901
特許文献1に記載されるような電極を生体組織に突き刺す方法を用いた電気刺激は、侵襲性が高く、生体組織の活動を阻害してしまう虞がある。
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な観察窓、並びに、それを備えた撮像装置、情報取得システム、及び、顕微鏡システムを提供することである。
本発明の一態様に係る観察窓は、被検物に固定されて用いられる観察窓であって、前記被検物に接触すべき第1表面と前記第1表面と反対に位置する第2表面を有する透明な基板と、前記基板に配設された、前記第1表面から露出した電極と、前記基板を支持するための支持部材と、を備える。前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第2表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する。
本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の一態様に係る観察窓と、イメージセンサを有し、前記観察窓に装着される撮像ユニットと、を備える。
本発明の一態様に係る情報取得システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された光電変換素子を備える。前記情報取得システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備える。前記観察窓コントローラは、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する。
本発明の別の態様に係る情報取得システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された磁電変換素子を備える。前記情報取得システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備える。前記観察窓コントローラは、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する。
本発明の一態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓と、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。
本発明の別の態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された光電変換素子を備える。前記顕微鏡システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する。
本発明の更に別の態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された磁電変換素子を備える。前記顕微鏡システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する。
本発明の一態様に係る制御方法は、被検物に固定されて用いられる観察窓の制御方法である。前記観察窓は、前記被検物に接触すべき第1表面と前記第1表面と反対に位置する第2表面を有する透明な基板と、前記基板に配設された、前記第1表面から露出した電極と、前記基板に配設された光電変換素子と、前記基板を支持するための支持部材と、を備える。記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第2表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する。前記制御方法は、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出し、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記他方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記一方を用いて前記被検物の情報を検出する。
上記の態様によれば、被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な観察窓、並びに、それを備えた撮像装置、情報取得システム、及び、顕微鏡システムを提供することができる。
[第1の実施形態]
図1は、顕微鏡システム100の構成を例示した図である。顕微鏡システム100は、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態では、被検物はマウス10であり、より詳細にはマウス10の脳である。ただし、マウス10は被検物の一例であり、被検物は特に限定されない。
図1は、顕微鏡システム100の構成を例示した図である。顕微鏡システム100は、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態では、被検物はマウス10であり、より詳細にはマウス10の脳である。ただし、マウス10は被検物の一例であり、被検物は特に限定されない。
顕微鏡システム100は、図1に示すように、顕微鏡110と、顕微鏡コントローラ120と、表示装置140と、入力装置150と、観察窓160と、観察窓コントローラ170を備えている。
顕微鏡110は、観察窓160を介して被検物であるマウス10の画像を取得する。顕微鏡110は、特に限定しないが、例えば蛍光画像を取得可能な蛍光顕微鏡であり、共焦点顕微鏡や多光子励起顕微鏡などのレーザ走査型顕微鏡であってもよい。
顕微鏡110は、光源(光源111、光源112)と、光検出器113と、対物レンズ114と、被検物を載せるステージ(ステージ115、ステージ116)と、焦準装置117と、固定台118を備えている。
光源111は、主にイメージングに用いられる光源である。光源111は、例えば、水銀ランプやキセノンランプなどのランプ光源であってもよく、レーザであってもよい。顕微鏡110が多光子励起顕微鏡の場合であれば、レーザはパルスレーザである事が望ましい。光源112は、主に光刺激に用いられる光源である。光源112は、例えば、レーザである。
光検出器113は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサを含むデジタルカメラであってもよい。また、光検出器113は、例えば、フォトマルチプライヤ(PMT: photomultiplier tube)やアバランシェフォトダイオード(APD: avalanche photodiode)であってもよい。
対物レンズ114は、顕微鏡用対物レンズである。対物レンズ114は、乾燥系対物レンズであってもよいが、液浸系対物レンズであることが望ましい。さらに、対物レンズ114は、球面収差補正が可能な補正環付き対物レンズであることが望ましい。
ステージ115は、対物レンズ114の光軸方向と直交する方向に移動可能なXYステージである。ステージ116は、対物レンズ114の光軸回りに回転可能な回転ステージである。ステージ115及びステージ116は、顕微鏡コントローラ120の制御の下で動作する電動ステージあることが望ましく、例えば、ステッピングモータを含んでいる。
焦準装置117は、被検物と対物レンズ114の焦点との距離を変更する装置である。焦準装置117は、例えば、対物レンズ114を含む光学系全体を光軸方向に動かすことで対物レンズ114の焦点を対物レンズ114の光軸方向に動かす。固定台118は、被検物であるマウス10を顕微鏡110の視野範囲内で固定する装置である。固定台118は、マウス10に固定された観察窓160を対物レンズ114の光軸上に保持する。
顕微鏡コントローラ120は、主に顕微鏡110を制御するコントローラである。顕微鏡コントローラ120は、顕微鏡110に加えて観察窓コントローラ170を制御する。また、顕微鏡コントローラ120は、表示装置140及び入力装置150にも接続されている。なお、顕微鏡コントローラ120は、顕微鏡110と一体に構成されてもよい。
図2は、顕微鏡コントローラ120の機能構成を例示した図である。顕微鏡コントローラ120は、図2に示すように、例えば、取得部121と、データ処理部122と、通信制御部123と、駆動制御部124を備えていてもよい。
取得部121は、顕微鏡110からデータを取得する。顕微鏡110から取得するデータは、デジタル信号であってもアナログ信号であってもよい。顕微鏡110がデジタルカメラを有している場合には、取得部121は、デジタルカメラから出力されるデジタル信号である画像データを取得し、データ処理部122へ出力してもよい。また、顕微鏡110が走査型顕微鏡である場合には、取得部121はA/D変換部を有してもよく、例えばPMTから出力されるアナログ信号を駆動制御部124からのタイミング信号に基づいてサンプリングし、デジタルデータをデータ処理部122へ出力しても良い。
データ処理部122は、取得部121から出力された画像データや通信制御部123から出力されたマウス10の情報を解析する。データ処理部122は、取得部121から出力されたデジタルデータに基づいて画像データを構築してもよい。また、データ処理部122は、通信制御部123及び駆動制御部124に制御命令を出力し、顕微鏡110及び観察窓コントローラ170を制御する。
通信制御部123は、観察窓コントローラ170との間でデータをやり取りする。通信制御部123は、例えば、観察窓コントローラ170を制御するための制御命令を観察窓コントローラ170へ送信する。また、通信制御部123は、例えば、観察窓160で検出されたマウス10の情報を観察窓コントローラ170から受信する。なお、通信制御部123は、有線通信に限らず、無線通信に対応してもよい。
駆動制御部124は、顕微鏡110各部の駆動を制御する。駆動制御部124は、例えば、光源(光源111、光源112)の発光、ステージ115及び焦準装置117の移動、ステージ116の回転等、を制御しても良い。また、光検出器113がデジタルカメラの場合であれば、駆動制御部124は、デジタルカメラの露出等を制御してもよい。また、対物レンズ114が補正環付きの対物レンズの場合であれば、駆動制御部124は、補正環の回転を制御してもよい。また、顕微鏡110が走査型顕微鏡であれば、駆動制御部124は、スキャナの駆動を制御してもよい。
図3は、顕微鏡コントローラ120のハードウェア構成を例示した図である。顕微鏡コントローラ120は、図2に示す機能構成を実現するために、図3に示すように、例えば、プロセッサ131と、メモリ132と、補助記憶装置133と、インタフェース装置134と、媒体駆動装置135と、を備える。これらの構成要素は、バス137により互いに接続されている。
プロセッサ131は、プログラムされた処理を行う電気回路である。プロセッサ131は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)などを含んでいる。
メモリ132は、処理に用いられるプログラム及びデータを格納する。メモリ132は、例えば、Read Only Memory(ROM)、Random Access Memory(RAM)、フラッシュメモリ等の半導体メモリを含んでいる。
補助記憶装置133は、プログラム及びデータを格納する。補助記憶装置133は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。この補助記憶装置133には、ハードディスクドライブも含まれてもよい。
インタフェース装置134は、顕微鏡コントローラ120以外の装置(例えば、表示装置140、入力装置150、観察窓コントローラ170など)と信号をやり取りする回路である。インタフェース装置134は、例えば、フレームグラバーボード、ネットワークカード(NIC)、USB(Universal Serial Bus)インタフェース、HDMI(High-Definition Multimedia Interface (登録商標))などである。
媒体駆動装置135は、可搬記録媒体136を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬記録媒体136は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。この可搬記録媒体136には、Compact Disk Read Only Memory(CD−ROM)、Digital Versatile Disk(DVD)、Universal Serial Bus(USB)メモリ等も含まれる。
このように、処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、メモリ132、補助記憶装置133、及び可搬記録媒体136のような、物理的な(非一時的な)記録媒体が含まれる。
プロセッサ131は、メモリ132に格納されたプログラム及びデータを使用することで、プログラムされた処理を行う。プロセッサ131は、補助記憶装置133又は可搬記録媒体136に格納されたプログラム及びデータをメモリ132にロードして使用することで、プログラムされた処理を行ってもよい。さらに、プロセッサ131は、プログラム及びデータを、インタフェース装置134を介して顕微鏡コントローラ120の外部から受け取り、これらをメモリ132にロードして使用することで、プログラムされた処理を行ってもよい。
なお、顕微鏡コントローラ120が図3のすべての構成要素を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。また、顕微鏡コントローラ120は、プログラムを実行するプロセッサ131の代わりに又は加えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)などの電気回路を備えてもよく、それらの電気回路により、図2に示す機能構成の全部または一部が行われてもよい。
表示装置140は、例えば、液晶ディスプレイである。但し、表示装置140は、液晶ディスプレイに限られず、例えば、有機EL(OLED)ディスプレイ、CRTディスプレイなどであってもよい。
入力装置150は、顕微鏡システム100の利用者が直接操作する装置である。入力装置150は、例えば、キーボードである。但し、入力装置150は、キーボードに限らず、例えば、マウス、ジョイスティック、タッチパネルなどであってもよい。
観察窓160は、被検物を覗くための観察窓であり、被検物に固定されて用いられる。固定の方法は特に限定しない。例えば、被検物へ直接に接着することで固定してもよく、被検物に取り付けた部材に対して締結、螺合、嵌合、溶接等することにより固定してもよい。
図4は、被検物に固定された観察窓160を例示した図であり、接着剤20により観察窓160が被検物であるマウス10に接着固定されている例が示されている。なお、観察窓160は、脳12を覗くための穴が形成されたマウス10の頭蓋骨11に固定された頭蓋窓である。ただし、観察窓160は、被検物を覗くための観察窓の一例であり、頭蓋窓に限らない。
観察窓160は、図4に示すように、支持部材(支持部材161、支持部材162)と、基板163と、電極164と、光電変換素子165を備えている。支持部材と基板163が形成する凹部には、浸液30が蓄えられている。顕微鏡110は、対物レンズ114の先端を浸液30に浸した状態で、観察窓160を介してマウス10の画像を取得することができる。
支持部材は、基板163を支持する部材であり、マウス10(頭蓋骨11)に固定される。本実施形態では、支持部材は円筒形状を有しているが、支持部材の形状は円筒形状に限らず、例えば、矩形筒形状であってもよい。支持部材は、浸液30を蓄えるための凹部の側面を構成するため、支持部材の形状は貫通穴を有する筒形状が望ましい。ただし、観察窓160が乾燥系の対物レンズとともに使用される場合であれば、浸液30を蓄える必要がない。このため、支持部材の形状は筒形状に限らない。
支持部材は、支持部材161と、支持部材162を含んでいる。支持部材161は、基板163を支持する第1支持部材である。支持部材162は、支持部材161に対して着脱自在な第2支持部材である。支持部材162は、より多くの浸液30を蓄えるために設けられた補助的な支持部材である。なお、支持部材161と支持部材162を着脱する構造は特に限定しない。任意の構造が採用され得る。
支持部材162は、顕微鏡110を用いてマウス10を観察するときに、対物レンズ114の近くに位置し、観察窓160への導入部として機能する。このため、対物レンズ114と観察窓160の衝突を回避しつつ対物レンズ114を容易に位置決めするために、支持部材162は、対物レンズ114の光軸に沿った断面において、支持部材161に近づく方向に対して先細りしたテーパー形状を有していることが望ましい。
支持部材の材料は、特に限定しないが、少なくとも支持部材161については滅菌処理が施されていることが望ましい。これは、支持部材161は、被検物と直接的に接触するからである。また、支持部材の材料は、耐腐食性を有することが望ましい。これは、支持部材はいずれも、浸液30と接触するからである。
基板163は、透明な部材である。基板163の材料は、例えば、ガラス板、アクリル板などである。ここで、透明とは、少なくとも基板163を介して基板163の裏側に置かれた被検物を視認することができる程度の透明性を有することをいう。望ましくは、少なくとも可視波長域内の所定波長の光に対して十分に透過率が高いこと、より具体的に、例えば、少なくとも可視波長域内の所定波長の光に対して80%以上の透過率を有することをいう。本実施形態においては、少なくとも、光電変換素子165に含まれている発光素子の発光波長、光源111の発光波長、及び、光源112の発光波長に対して十分な透過率を有することが望ましい。
基板163は、観察窓160がマウス10に固定されたときにマウス10の脳に接触すべき第1表面163aと、第1表面163aとは反対に位置する第2表面163bと、支持部材161に接する第3表面163cを有する。第3表面163cは、第1表面163a及び第2表面163bとは異なる表面である。
基板163は、支持部材(支持部材161、支持部材162)とともに凹部を形成する。また、基板163の第2表面163bは、支持部材と基板163によって区画された凹部の底面である。つまり、基板163は、支持部材が有する貫通穴の一端を覆うように配置されていて、支持部材は、第2表面163bを底面とする凹面を形成するように、基板163を支持している。
基板163には、第1表面163aから露出した複数の電極164が配設されている。ここで、配設するとは、ある位置に設けるという程度の意味である。従って、基板に配設するとは、基板の任意の位置に設けることを意味し、基板の表面上に設けられることだけではなく、基板に埋め込まれた状態で設けられること(つまり、基板に埋設)も含んでいる。なお、本実施形態では、電極164が基板163の第1表面163a上に設けられた例が示されている。
複数の電極164の各々は、被検物であるマウス10の脳に電気刺激を与えるための刺激電極であり、また、マウス10の脳の電位を測定するための測定電極である。電極164が第1表面163aから露出していることで、観察窓160をマウス10に固定したときに、電極164はマウス10に直接接触する。このため、電極164を用いて、電気刺激をマウス10に与えること、及び、マウス10の脳の電位を測定することができる。
電極164は、透明導電膜であることが望ましい。電極164は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)透明導電膜、酸化亜鉛(ZnO)系透明導電膜などであってもよい。電極164が透明であることで、観察窓160を介して被検物を観察するときに、透明な基板163に配設された電極164が視界を遮ることがない。このため、観察窓160が高い視認性を実現することが可能となる。さらに、観察窓160を介して被検物へ光を照射するときに、電極164が光を遮ることで生じる光量ロスも抑えることもできる。
基板163には、複数の光電変換素子165が配設されている。より詳細には、光電変換素子165は、第2表面163b上に配設されている。複数の光電変換素子165の各々は、被検物へ光を照射する発光素子、又は、被検物からの光を検出する受光素子である。複数の光電変換素子165のすべてが発光素子であってもよく、複数の光電変換素子165のすべてが受光素子であってもよい。また、複数の光電変換素子165は、1つ以上の発光素子と1つ以上の受光素子を含んでもよい。また、複数の発光素子は、複数の異なる発光波長を有してもよい。
発光素子である光電変換素子165は、特に限定しないが、例えば、LED(light emitting diode)である。受光素子である光電変換素子165は、特に限定しないが、例えば、PD(Photodiode)である。
光電変換素子165は、透明であることが望ましい。光電変換素子165が透明であることで、観察窓160を介して被検物を観察するときに、透明な基板163に配設された光電変換素子165が視界を遮ることがない。このため、観察窓160が高い視認性を実現することが可能となる。さらに、観察窓160を介して顕微鏡110が被検物へ光を照射するときに、光電変換素子165が光を遮ることで生じる光量ロスも抑えることができる。
図5は、支持部材162を取り外したときの観察窓160の縦断面図である。図6は、支持部材162を取り外したときの観察窓160の平面図である。図7は、蓋166をしたときの観察窓160の縦断面図である。
観察窓160を介してマウス10を観察するとき、マウス10に固定された観察窓160では、支持部材162が支持部材161に装着されていることが望ましい。これにより、図4に示すように、十分な量の浸液30を観察窓160が保持することができるからである。
観察作業が終了し、次回の観察作業が行われるまでの間、マウス10は自由行動下に置かれる。このときには、図5及び図6に示すように、支持部材161から支持部材162を取り外し、その代わりに、図7に示すように、支持部材161に蓋166が置かれることが望ましい。これにより、マウス10が自由行動をしている間に、基板163の第2表面163bに埃等が付着することや基板163が傷つくことなどを回避することができる。また、蓋166は十分な遮光性を有することが望ましい。これにより、外光が遮られるため、自由行動中のマウス10の脳12に光が照射されることを回避することができる。また、比較的大きさ部材である支持部材162を取り外すことで、観察窓160によってマウス10の自由行動が制約されることを回避することができる。また、観察窓160の軽量も図ることができるため、マウス10に与えるストレスも軽減することができる。
図8は、支持部材161を取り外したときの観察窓160の図5に示す断面V−Vにおける横断面図である。図9は、支持部材161を取り外したときの観察窓160の側面図である。図10は、図6に示す断面VI−VIにおける観察窓160の縦断面図である。
観察窓160は、上述した構成要素に加えて、図10に示すように、接点端子167と、配線168と、接点端子169aと、接点端子169bと、配線169cを備えている。
接点端子167は、第3表面163cから露出した第1接点端子であり、基板163に配設されている。接点端子167は、配線168を介して電極164又は光電変換素子165に電気的に接続されている。なお、接点端子167は、基板163の中心から離れた、支持部材161の近くの位置に設けられる。このため、視認性に及ぼす影響は大きくないため、必ずしも透明で有る必要はない。従って、接点端子167は、透明であってもよく、透明でなくてもよい。
配線168は、接点端子167と電極164とを電気的に接続した第1配線であり、透明な配線であることが望ましい。なお、配線168が透明であることで得られるメリットは、電極164及び光電変換素子165が透明である場合に得られるメリットと同様である。また、配線168は、基板163から露出しないように基板163内部に配設されることが望ましい。これにより、配線168が被検物との間に設けられる生理食塩水などや浸液30と接触することを回避することができる。このため、配線168の腐食等を防止することができる。
なお、図示しないが、観察窓160は、接点端子167と光電変換素子165とを電気的に接続する配線も備えている。この配線も第1配線と同様に透明であることが望ましくは、基板163内部に配設されることが望ましい。
接点端子169aは、接点端子167と接する第2接点端子であり、支持部材161に配設されている。接点端子169bは、支持部材161の外側面に設けられた第3接点端子であり、支持部材161に配設されている。接点端子169bには、観察窓コントローラ170が電気的に接続される。
配線169cは、接点端子169aと接点端子169bとを電気的に接続した第2配線である。配線169cは、支持部材161から露出しないように支持部材161内部に配設されることが望ましい。これにより、配線169cが浸液30と接触することを回避することが可能であり、配線169cの腐食等を防止することができる。
観察窓コントローラ170は、観察窓160を制御するコントローラである。観察窓コントローラ170は、顕微鏡コントローラ120と通信可能に接続されている。観察窓コントローラ170は、例えば、図1に示すように、被検物であるマウス10が着るジャケットに取り付けられていても良い。
図11は、観察窓コントローラ170の機能構成を例示した図である。観察窓コントローラ170は、図11に示すように、例えば、A/D変換部171と、データ処理部172と、通信制御部173と、駆動制御部174を備えてもよい。
A/D変換部171は、電極164及び光電変換素子165から取得する被検物の情報であるアナログ信号をデジタルデータに変換する。A/D変換部171は、例えば、電位計を含んでも良く、電極電位の情報をデータ処理部172へ出力する。また、A/D変換部171は、光電変換素子165で検出された光強度の情報を出力する。なお、電極電位の情報と光強度の情報は、それぞれ被検物の情報の一例である。
データ処理部172は、通信制御部173を介して顕微鏡コントローラ120から受信した制御命令を駆動制御部174へ出力する。データ処理部172は、A/D変換部171でデジタルデータに変換された被検物の情報を通信制御部173へ出力する。また、データ処理部172は、被検物の情報を加工してから通信制御部173へ出力しても良い。
通信制御部173は、顕微鏡コントローラ120との間でデータをやり取りする。通信制御部173は、例えば、被検物の情報を顕微鏡コントローラ120へ送信する。また、通信制御部173は、例えば、顕微鏡コントローラ120から制御命令を受信する。なお、通信制御部173は、有線通信に限らず、無線通信に対応してもよい。
駆動制御部174は、制御命令に従って電極164及び光電変換素子165の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部174は、例えば、被検物へ電気刺激を与えるために電極164へ流す電流の強度、時間等を制御する。また、駆動制御部174は、例えば、光電変換素子165に電流を流して光電変換素子165の発光を制御する。
図12は、観察窓コントローラ170のハードウェア構成を例示した図である。観察窓コントローラ170は、図11に示す機能構成を実現するために、図12に示すように、例えば、プロセッサ181と、メモリ182と、インタフェース装置183を備える。これらの構成要素は、バス184により互いに接続されている。なお、プロセッサ181、メモリ182、インタフェース装置183は、それぞれ図3に示すプロセッサ131、メモリ132、インタフェース装置134と同様である。
図13は、生体情報取得処理のフローチャートの一例である。図14は、刺激パターン及び検出パターンを設定する方法を説明するための図である。図15は、生体情報取得処理の処理結果を表示する画面の一例を示した図である。以下、図13から図15を参照しながら、被検物の刺激に対する反応を解析するために顕微鏡システム100を用いて行われる生体情報取得処理の一例について説明する。
なお、被検体であるマウス10には、光刺激により細胞の興奮または興奮の抑制を制御することを可能とするための処置が予め施されている。具体的には、その処置により、例えば、マウス10の脳12に、光感受性タンパク質を発現させてもよく、ゲージド化合物を導入してもよい。また、マウス10には、細胞の膜電位変化を光学的に検出するための処置が施されている。具体的には、その処置により、例えば、マウス10の脳に電位感受性色素を導入してもよい。
顕微鏡システム100は、図1に示すように、観察窓160が取り付けられたマウス10を、固定台118を用いて対物レンズ114下に固定した状態で、図13に示す生体情報取得処理を開始する。なお、生体情報取得処理は、観察窓160の制御方法の一例である。
顕微鏡システム100は、まず、マウス10のイメージングを開始する(ステップS1)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、光源111からの光でマウス10を照明し、マウス10の脳の画像を取得する。なお、マウス10の脳機能を解明する研究では、例えば数週間に亘って観察が繰り返し行われることがあるが、高価な顕微鏡システム100は多くの利用者と共有されていることが多いため、顕微鏡システム100の設定は頻繁に変更されてしまう。このようなシステム環境下において長期間に亘って定期的に観察が行われる場合であっても一定の領域を継続して観察するために、顕微鏡コントローラ120は、イメージング開始前に、過去の観察におけるステージ位置についての情報に基づいて、観察位置が再現されるようにステージ115及びステージ116を制御しても良い。また、顕微鏡コントローラ120は、イメージング開始後には、例えば過去に取得した画像と最新の画像を随時比較するなどして、一定の領域が継続して観察されるようにステージ115及びステージ116を制御しても良い。
次に、顕微鏡システム100は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する(ステップS2)。
ステップS2では、顕微鏡コントローラ120は、まず、図14に示すように、脳12と電極164及び光電変換素子165との相対的な位置関係に基づいて、マウス10の脳機能マップ上に電極164及び光電変換素子165の位置を示した画像1を表示装置140に表示させる。
脳機能マップとは、脳(大脳)の機能局在を図示したものである。観察窓160がマウス10に固定される位置は、予め正確に特定されている。マウス10の脳12を観察する場合であれば、例えば、bregmaと呼ばれる位置がしばしば基準として利用される。このため、脳12と観察窓160に設けられた電極164及び光電変換素子165との相対的な位置関係は既知であり、顕微鏡コントローラ120をこの既知の情報に基づいて画像1を生成することができる。
なお、図14に示す画像1上の記号V1、V2は、一次視覚野、二次視覚野を示している。記号M1、M2は、一次運動野、二次運動野を示している。記号S1、S2は、一次体性感覚野、二次体性感覚野を示している。記号PPCは、後部頭頂連合野(posterior parietal cortex)を示している。
その後、顕微鏡コントローラ120は、表示装置140に表示されている画像1を見ながら利用者が選択した刺激手段と検出手段についての情報を取得する。図14には、光電変換素子の一つである光電変換素子165aが刺激手段として選択され、電極164aが検出手段として選択された例が示されている。
なお、選択される刺激手段と検出手段の数はそれぞれ1つに限らず、複数であってもよい。ただし、電極164を刺激手段として利用する場合には、検出手段としては光電変換素子165のみが選択可能であり、電極164は選択されない。また、光電変換素子165を刺激手段として利用する場合には、検出手段として電極164のみが選択可能であり、光電変換素子165は選択されない。これは、同種の信号(例えば、電気と電気、光と光)を同時に刺激と検出に使用するとアーチファクトの影響を受けることがあるからである。具体的には、例えば、電気刺激を与えているときに電気的に電位検出が行われるとアーチファクトの影響により得られる情報の信頼性が低下してしまう虞がある。
利用者が刺激手段と検出手段の選択を確定すると、顕微鏡コントローラ120は、選択された刺激手段の集合である刺激パターンと、選択された検出手段の集合である検出パターンを決定する。
刺激パターンと検出パターンが決定されると、顕微鏡システム100は、観察窓160の電極164又は光電変換素子165の一方を用いて刺激を付与する(ステップS3)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、ステップS2で決定された刺激パターンに基づいて光電変換素子165aを発光させる。
最後に、顕微鏡システム100は、電極164又は光電変換素子165の他方を用いてマウス10の情報である生体情報を検出する(ステップS4)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、ステップS2で決定された検出パターンに基づいて電極164aで生体情報の一例である電極電位を検出する。
なお、顕微鏡システム100は、生体情報取得処理中に、図15に示す画面を表示装置140に表示してもよい。図15に示すライブ画像141は、顕微鏡110で取得したマウス10の画像であり、随時更新される。また、マップ画像142は、顕微鏡110で取得した画像を貼り合わせることで顕微鏡110の視野よりも広い範囲を可視化した画像である。マップ画像142中の領域142aは、顕微鏡110の現在の視野を示している。つまり、ライブ画像141として表示されている領域である。領域143には、刺激とその反応についての情報が表示される。この例では、光電変換素子165aへ電流を流したタイミング、電極164aで検出された電極電位の変化、領域R1及び領域R2の輝度変化が、表示されている。領域R1及び領域R2は、ライブ画像141上で選択された領域であり、領域R1及び領域R2の輝度変化は、顕微鏡110で取得された画像から測定される。
顕微鏡システム100は、図13に示す生体情報取得処理を行うことで、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、顕微鏡システム100は、顕微鏡コントローラ120が観察窓コントローラ170を介して観察窓160を制御することで、顕微鏡110によるイメージングと観察窓160による刺激と測定とを関連付けて記録することができる。さらに、顕微鏡システム100は、観察窓160を用いることで、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができるため、被検物の負担を軽減することができる。
図16は、生体情報取得処理のフローチャートの別の例である。顕微鏡システム100は、図13に示す生体情報取得処理の代わりに、図16に示す生体情報取得処理を行ってもよい。
顕微鏡システム100は、図16に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス10のイメージングを開始する(ステップS11)。この処理は、図13に示すステップS1の処理と同様である。
その後、顕微鏡システム100は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する(ステップS12)。ステップS12の処理は、電極164を用いて電気刺激を与えるときの刺激パターン及び検出パターンと、光電変換素子165を用いて光刺激を与えるときの刺激パターン及び検出パターンと、の両方が決定される点が、図13に示すステップS2の処理と異なる。その他の点は同様である。
次に、顕微鏡システム100は、観察窓160の電極164又は光電変換素子165の一方を用いて刺激を付与し(ステップS13)、電極164又は光電変換素子165の他方を用いてマウス10の情報である生体情報を検出する(ステップS14)。これらの処理は、図13に示すステップS3、ステップS4の処理と同様である。
最後に、顕微鏡システム100は、観察窓160の電極164又は光電変換素子165の他方を用いて刺激を付与し(ステップS15)、電極164又は光電変換素子165の一方を用いてマウス10の情報である生体情報を検出する(ステップS16)。ここでは、例えば、ステップS13において光電変換素子165を用いて光刺激を付与した場合であれば、顕微鏡コントローラ120は、ステップS12で決定された刺激パターンに基づいて、電極164を用いてマウス10に電気刺激を付与し、光電変換素子165を用いて生体情報としてマウス10からの光を検出する。また、ステップS13において電極164を用いて電気刺激を付与した場合であれば、顕微鏡コントローラ120は、ステップS12で決定された刺激パターンに基づいて、光電変換素子165を用いてマウス10に光刺激を付与し、電極164を用いて生体情報として電極電位を検出する。
顕微鏡システム100は、図16に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図13に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム100は、図16に示す生体情報取得処理を行うことで、電気刺激と光刺激の両方で被検物を刺激することが可能であり、両刺激に対する反応を、アーチファクトを回避しながら測定することができる。
図17は、生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。顕微鏡システム100は、図13に示す生体情報取得処理の代わりに、図17に示す生体情報取得処理を行ってもよい。なお、図17に示す生体情報取得処理は、顕微鏡110(より詳細には、光源112)が刺激手段として機能する点が、図13に示す生体情報取得処理とは異なる。
顕微鏡システム100は、図17に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス10のイメージングを開始する(ステップS21)。この処理は、図13に示すステップS1の処理と同様である。
その後、顕微鏡システム100は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する(ステップS22)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、まず、脳機能マップ上に電極164及び光電変換素子165の位置を示した画像を表示装置140に表示させる。この点は、図13に示すステップS2と同様である。次に、顕微鏡コントローラ120は、利用者に、画像上の任意の位置を刺激位置として選択させ、画像上の電極164の中から検出手段として使用する電極164を選択させる。その後、顕微鏡コントローラ120は、利用者が選択した刺激位置と検出手段についての情報を取得し、選択された刺激位置の集合である刺激パターンと、選択された検出手段の集合である検出パターンを決定する。
次に、顕微鏡システム100は、顕微鏡110の光源112を用いて刺激を付与する(ステップS23)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、ステップS22で決定された刺激パターンに基づいて顕微鏡110を制御する。これにより、刺激用の光源112から出射した刺激光が図示しないスキャナを用いて刺激位置に照射される。
最後に、顕微鏡システム100は、観察窓160の電極164を用いてマウス10の情報である生体情報を検出する(ステップS24)。この処理は、図13に示すステップS4と同様である。
顕微鏡システム100は、図17に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図13に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム100は、図17に示す生体情報取得処理を行うことで、観察窓160に設けられた光電変換素子の配置に制限されることなく刺激位置を決定して刺激を与えることができる。
図18は、生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。顕微鏡システム100は、図13に示す生体情報取得処理の代わりに、図18に示す生体情報取得処理を行ってもよい。なお、図18に示す生体情報取得処理は、顕微鏡110が検出手段として機能する点が、図13に示す生体情報取得処理とは異なる。
顕微鏡システム100は、図18に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス10のイメージングを開始する(ステップS31)。この処理は、図13に示すステップS1の処理と同様である。
その後、顕微鏡システム100は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する(ステップS32)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、まず、脳機能マップ上に電極164及び光電変換素子165の位置を示した画像を表示装置140に表示させる。この点は、図13に示すステップS2と同様である。次に、顕微鏡コントローラ120は、利用者に、画像上の任意の位置を検出位置として選択させ、画像上の電極164の中から刺激手段として使用する電極164を選択させる。その後、顕微鏡コントローラ120は、利用者が選択した刺激手段と検出位置についての情報を取得し、選択された刺激手段の集合である刺激パターンと、選択された検出位置の集合である検出パターンを決定する。
次に、顕微鏡システム100は、観察窓160の電極164を用いて刺激を付与する(ステップS33)。この処理は、図13に示すステップS3の処理と同様である。
最後に、顕微鏡システム100は、顕微鏡110の光検出器113を用いてマウス10の情報である生体情報を検出する(ステップS34)。ここでは、顕微鏡コントローラ120は、顕微鏡110を制御して光検出器113でマウス10からの光を検出し、ステップS32で決定された検出パターンに対応する位置(検出位置)の生体情報を取得する。
顕微鏡システム100は、図18に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図13に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム100は、図18に示す生体情報取得処理を行うことで、観察窓160に設けられた光電変換素子の配置に制限されることなく検出位置を決定して検出を行うことができる。
図17及び図18では、顕微鏡コントローラ120が観察窓160の電極164と顕微鏡110を制御する例を示したが、顕微鏡コントローラ120は、観察窓160の光電変換素子165と顕微鏡110を制御してもよい。即ち、顕微鏡110を用いた光刺激による膜電位変化を観察窓160の光電変換素子165で光学的に検出しても良い。
また、図17及び図18では、観察窓160を顕微鏡110と組み合わせて利用することで、刺激位置や検出位置の制約を緩和する例を示したが、図19及び図20に示す観察窓260を用いて、刺激位置や検出位置の制約を緩和してもよい。
図19は、観察窓260の縦断面図である。図20は、基板263を装着しているときの観察窓260の平面図である。観察窓260は、観察窓160の変形例であり、支持部材261に基板(基板263、基板266)を着脱自在に支持する支持構造261aを有する点が、観察窓160とは異なっている。
図19に示すように、基板263には、複数の電極264と複数の光電変換素子265が設けられていて、基板266には、複数の電極267と複数の光電変換素子268が設けられている。基板263に設けられた電極264の配置パターンは、基板266に設けられた電極267の配置パターンとは異なっている。また、基板263に設けられた光電変換素子265の配置パターンは、基板266に設けられた光電変換素子268の配置パターンとは異なっている。
また、基板263と基板266の少なくとも一方では、電極と光電変換素子が脳機能マップに合わせて配置されていることが望ましい。具体的には、例えば、図20に示すように、電極264と光電変換素子265が、機能が局在する部位毎に、それぞれ少なくとも1つずつその部位に対応する基板263内の位置に配置されることが望ましい。
観察窓260によれば、支持部材261に支持される基板を交換することで、観察窓260が被検物に固定された後であっても、刺激位置及び検出位置を調整することができる。また、脳機能マップに合わせて電極と光電変換素子が配置された基板を用いることで、基板を交換することなし、様々な機能野へ刺激を与え、その反応を測定することができる。
[第2の実施形態]
図21は、情報取得システム300の構成を例示した図である。図22は、撮像装置390の縦断面図である。情報取得システム300は、顕微鏡システム100と同様に、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態でも、マウス10の脳を被検物とする場合を例に説明する。なお、以降では、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号で参照するものとし、詳細な説明は割愛する。
図21は、情報取得システム300の構成を例示した図である。図22は、撮像装置390の縦断面図である。情報取得システム300は、顕微鏡システム100と同様に、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態でも、マウス10の脳を被検物とする場合を例に説明する。なお、以降では、第1の実施形態と同一の構成要素については同一の符号で参照するものとし、詳細な説明は割愛する。
情報取得システム300は、図21に示すように、情報処理装置190と、撮像装置390と、観察窓コントローラ370と、表示装置140と、入力装置150を備えている。
情報処理装置190は、例えば、標準的なコンピュータである。情報処理装置190は、少なくともプロセッサとメモリを含み、プログラムされた処理を行う。
撮像装置390は、観察窓160と、観察窓160に装着される撮像ユニット380と、を備えている。撮像装置390は、被検物であるマウス10の画像を取得し、画像データを観察窓コントローラ370へ出力するように構成されている。
撮像装置390は、被検物に固定されて使用されるが、固定の方法は特に限定しない。例えば、被検物へ直接に接着することで固定してもよく、被検物に取り付けた部材に対して締結、螺合、嵌合、溶接等することにより固定してもよい。
撮像ユニット380は、図22に示すように、観察窓160(支持部材161)に対して着脱自在な支持部材381と、光源382と、イメージセンサ383を備えている。光源382は、主にイメージングに用いられる光源である。イメージセンサ383は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などである。撮像ユニット380は、光源382及びイメージセンサ383を用いて、観察窓160を介してマウス10の画像を取得する。
観察窓コントローラ370は、観察窓160と撮像ユニット380を制御するコントローラである。より詳細には、観察窓コントローラ370は、情報処理装置190からの制御命令に従って、撮像装置390の各部(電極164、光電変換素子165、光源382、イメージセンサ383)の駆動を制御する。観察窓コントローラ370は、例えば、図21に示すように、被検物であるマウス10が着るジャケットに取り付けられていても良い。
観察窓コントローラ370は、情報処理装置190と通信可能に接続されていて、情報処理装置190との間で画像データや制御命令をやり取りする。観察窓コントローラ370と情報処理装置190は、図21に示すように有線通信に対応しても良く、また、無線通信に対応してもよい。
情報取得システム300は、顕微鏡110の代わりに撮像装置390がイメージングを行う点を除き、図13及び図14に示す生体情報取得処理と同様の処理を行うことが可能であり、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、情報取得システム300でも、観察窓160を用いることで、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができるため、被検物の負担を軽減することができる。さらに、観察窓コントローラ370を情報処理装置190と無線通信でデータをやり取りするように構成することで、マウス10の自由行動下におけるデータを容易に取得することができる。
図23は、情報取得システム400の構成を例示した図である。情報取得システム400は、情報取得システム300の変形例であり、情報処理装置190、表示装置140、及び、入力装置150を含まない点、及び、観察窓コントローラ370の代わりに観察窓コントローラ470を含む点が、情報取得システム300とは異なる。
観察窓コントローラ470は、観察窓160と撮像ユニット380を制御するコントローラである点は、観察窓コントローラ370と同様であるが、外部装置からの制御命令によらず、自立的に撮像装置390の各部の駆動を制御する点が、観察窓コントローラ370とは異なる。なお、観察窓コントローラ470に格納された画像データ及び生体情報については、例えば、可搬記録媒体を介して外部装置へ入力することで、利用者が確認することができる。
情報取得システム400によっても、図13及び図14に示す生体情報取得処理と同様の処理を行うことで、情報取得システム300と同様の効果を得ることができる。
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
上述した実施形態では、電極が基板の第1表面上に設けられ、光電変換素子が基板の第2表面上に設けられた例を示した。しかしながら、電極は、基板に配設され且つ第1表面から露出していればよい。また、光電変換素子は、基板に配設されていればよい。図24から図26は、それぞれ、変形例に係る観察窓の縦断面図である。図24から図26に示す観察窓(観察窓560、観察窓660、観察窓760)は、支持部材(支持部材561、支持部材661、支持部材761)と、基板(基板563、基板663、基板763)と、電極(電極564、電極664、電極764)と、光電変換素子(光電変換素子565、光電変換素子665、光電変換素子765)を備える点は、観察窓160と同様である。
観察窓560は、図24に示すように、基板563に埋設され、且つ、第1表面から露出した電極564を備えている。電極564が基板563に埋設されていても、第1表面から電極564が露出してさえいれば、電気刺激を被検物に与えることができる。従って、観察窓560によっても、観察窓160と同様の効果を得ることができる。
観察窓660は、図25に示すように、基板663に埋設され、且つ、第1表面から露出した電極664と、基板663に埋設された光電変換素子665を備えている。光電変換素子665が基板663に埋設されていても、基板663を介して被検物との間で光をやり取りすることができる。従って、観察窓660によっても、観察窓160と同様の効果を得ることができる。
観察窓760は、図26に示すように、基板763に埋設され、且つ、第1表面から露出した光電変換素子765を備えている。光電変換素子765が第1表面から露出していても、被検物との間で光をやり取りすることができる。従って、観察窓760によっても、観察窓160と同様の効果を得ることができる。
上述した実施形態では、電極と光電変換素子を備える観察窓を例示したが、観察窓は、少なくとも電極を備えていればよい。図27は、別の変形例に係る観察窓の縦断面図である。図27に示す観察窓860は、支持部材(支持部材861)と、基板(基板863)と、電極(電極864)を備える点は、観察窓160と同様である。ただし、観察窓860は、光電変換素子を備えていない。観察窓860によっても、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができる。
上述した実施形態では、電極と光電変換素子を備える観察窓を例示したが、観察窓は、光電変換素子の代わりに、又は、光電変換素子に加えて、基板に配設された磁電変換素子を備えても良い。図28は、更に別の変形例に係る観察窓の縦断面図である。図28に示す観察窓960は、支持部材(支持部材961)、基板(基板963)、電極(電極964)を備える点は、観察窓160と同様である。ただし、観察窓960は、光電変換素子の代わりに、磁気エネルギーと電気エネルギーを変換する磁電変換素子965を備えている点が、観察窓160とは異なる。
磁電変換素子965は、特に限定しないが、例えば、コイル、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気ダイオードなどである。磁電変換素子965は、電極及び光電変換素子と同様の理由から、透明であることが望ましい。
観察窓960を備える顕微鏡システム又は情報処理システムでは、観察窓コントローラは、電極964で電気刺激を被検物に与え、その反応を磁電変換素子965で磁気的に検出してもよい。また、観察窓コントローラは、磁電変換素子965で磁気刺激を被検物に与え、その反応を電極964で電気的に検出してもよい。即ち、電極964と磁電変換素子965のうちの一方を用いて被検物に刺激を与えたときに、電極964と磁電変換素子965のうちの他方を用いて被検物の情報を検出してもよい。
観察窓960を備える顕微鏡システム又は情報処理システムによっても、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、観察窓960によっても、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができる。
上述した実施形態では、被検物が脳である例を示したが、被検物は脳に限らない。図29は、撮像装置390の装着位置の一例を示した図である。図29に示すように、観察窓160を脳以外の部位を観察するための観察窓として利用してもよい。
上述した実施形態では、被検物が生体組織である例を示したが、被検物が生体組織に限らない。観察窓は、土壌検査や水質検査に用いられても良い。図30は、土壌検査を行う検査装置1000を例示した図である。図31は、水質検査を行う検査装置1000を例示した図である。図30及び図31に示す検査装置1000は、観察窓1100を備えている。観察窓1100は、支持部材の形状が異なる点を除き、観察窓160と同様の構成を有している。検査装置1000は、観察窓1100を用いて電気や光を土壌40や水50へ入力して土壌40や水50を検査してもよい。
10・・・マウス、11・・・頭蓋骨、12・・・脳、20・・・接着剤、30・・・浸液、40・・・土壌、50・・・水、100・・・顕微鏡システム、110・・・顕微鏡、111、112、382・・・光源、113・・・光検出器、114・・・対物レンズ、115、116・・・ステージ、117・・・焦準装置、118・・・固定台、120・・・顕微鏡コントローラ、121・・・取得部、122、172・・・データ処理部、123、173・・・通信制御部、124、174・・・駆動制御部、131、181・・・プロセッサ、132、182・・・メモリ、133・・・補助記憶装置、134、183・・・インタフェース装置、135・・・媒体駆動装置、136・・・可搬記録媒体、137、184・・・バス、140・・・表示装置、141・・・ライブ画像、142・・・マップ画像、142a、143・・・領域、150・・・入力装置、160、260、560、660、760、860、960、1100・・・観察窓、161、162、261、381、561、661、761、861、961・・・支持部材、163、263、266563、663、763、863、963・・・基板、163a・・・第1表面、163b・・・第2表面、163c・・・第3表面、164、164a、264、267、564、664、764、864、964・・・電極、165、165a、265、268、565、665、765・・・光電変換素子、166・・・蓋、167、169a、169b・・・接点端子、168、169c・・・配線、170、370、470・・・観察窓コントローラ、171・・・A/D変換部、190・・・情報処理装置、261a・・・支持構造、300、400・・・情報取得システム、380・・・撮像ユニット、383・・・イメージセンサ、390・・・撮像装置、965・・・磁電変換素子、1000・・・検査装置
Claims (20)
- 被検物に固定されて用いられる観察窓であって、
前記被検物に接触すべき第1表面と前記第1表面と反対に位置する第2表面を有する透明な基板と、
前記基板に配設された、前記第1表面から露出した電極と、
前記基板を支持するための支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第2表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1に記載の観察窓において、
前記電極は、透明導電膜である
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1又は請求項2に記載の観察窓において、さらに、
前記基板に配設された光電変換素子を備える
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項3に記載の観察窓において、
前記光電変換素子は透明である
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の観察窓において、さらに、
前記基板に配設された磁電変換素子を備える
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項5に記載の観察窓において、
前記磁電変換素子は透明である
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の観察窓において、
前記支持部材は、
前記基板を支持する第1支持部材と、
前記第1支持部材に対して着脱自在な第2支持部材と、を含む
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の観察窓において、
前記支持部材は、前記基板を着脱自在に支持する支持構造を含む
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の観察窓において、
前記基板は、前記第1表面及び前記第2表面とは異なる、前記支持部材に接する第3表面を有し、
前記観察窓は、さらに、
前記基板に配設された、前記第3表面から露出した第1接点端子と、
前記基板から露出しないように前記基板内部に配設された、前記第1接点端子と前記電極とを電気的に接続した透明な第1配線と、を備える
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項9に記載の観察窓において、さらに、
前記支持部材に配設された、前記第1接点端子と接する第2接点端子と、
前記支持部材から露出しないように前記支持部材内部に配設された、前記第2接点端子と電気的に接続された第2配線と、を備える
ことを特徴とする観察窓。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の観察窓と、
イメージセンサを有し、前記観察窓に装着される撮像ユニットと、を備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項11に記載の撮像装置において、
前記撮像ユニットは、光源を備える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備え、
前記観察窓コントローラは、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする情報取得システム。 - 請求項5又は請求項6に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備え、
前記観察窓コントローラは、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする情報取得システム。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える
ことを特徴とする顕微鏡システム。 - 請求項15に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記観察窓コントローラが前記電極を用いて前記被検物に刺激を与える、又は、前記電極を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。 - 請求項3又は請求項4に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備え、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。 - 請求項5又は請求項6に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備え、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。 - 請求項15乃至請求項18のいずれか1項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記被検物が脳であり、
前記顕微鏡コントローラは、前記脳と前記電極の相対的な位置関係に基づいて、脳機能マップ上に前記電極の位置を示した画像を表示装置に表示させる
ことを特徴とする顕微鏡システム。 - 被検物に固定されて用いられる観察窓の制御方法であって、
前記観察窓は、
前記被検物に接触すべき第1表面と前記第1表面と反対に位置する第2表面を有する透明な基板と、
前記基板に配設された、前記第1表面から露出した電極と、
前記基板に配設された光電変換素子と、
前記基板を支持するための支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第2表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持し、
前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出し、
前記電極と前記光電変換素子のうちの前記他方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記一方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする制御方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017249131A JP2019113795A (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法 |
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JP2017249131A Pending JP2019113795A (ja) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法 |
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JP (1) | JP2019113795A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021123449A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Paris Sciences Et Lettres - Quartier Latin | Dispositif de liaison d'un animal de laboratoire à au moins un système d'expérimentation, et procédé de fixation d'un tel dispositif |
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2017
- 2017-12-26 JP JP2017249131A patent/JP2019113795A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021123449A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Paris Sciences Et Lettres - Quartier Latin | Dispositif de liaison d'un animal de laboratoire à au moins un système d'expérimentation, et procédé de fixation d'un tel dispositif |
FR3104902A1 (fr) * | 2019-12-20 | 2021-06-25 | Paris Sciences Et Lettres - Quartier Latin | Dispositif de liaison d’un animal de laboratoire à au moins un système d’expérimentation, et procédé de fixation d’un tel dispositif. |
CN115279181A (zh) * | 2019-12-20 | 2022-11-01 | 巴黎科学与文学联大 | 一种用于将实验动物连接到至少一个实验系统的装置,以及固定该装置的方法 |
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