JP2020086044A - 倒立型顕微鏡 - Google Patents
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Description
本発明の第1態様は、少なくとも一部が光学的に透明でかつ下面が凸状に形成された底部を有する試料容器内に媒質とともに収容されている試料を観察する倒立型顕微鏡であって、前記試料容器の前記底部の下面に先端を対向させた状態で配置される対物レンズと、該対物レンズと前記試料容器との相対位置を前記対物レンズの光軸方向に変化させる照準部と、前記試料容器を前記光軸と直交する方向に移動可能に支持する可動ステージと、前記対物レンズと前記試料容器との間に前記対物レンズとの相対位置が一定に維持された状態で配され、前記試料からの光が透過可能な透明部を有し、該透明部の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に第1の液体を前記底部の下面に接触させた状態で保持可能な光学部材とを備える倒立型顕微鏡である。
この構成によって、媒質と試料容器の底部と第1の液体との屈折率が異なる場合であっても、光学部材により、試料容器の底部の下面の形状に起因して生じる光学収差を補正し、試料をより高精細に観察することができる。
この構成によって、光学部材がシンプルな形状である分だけ製造コストを低減することができる。
この構成によって、光学部材の透明部の上面に保持される第1の液体が液滴状に纏まり易くなる。これにより、光学部材の透明部の上面において第1の液体の高さを確保し易くすることができる。
この構成によって、媒質と第1の液体の屈折率差を無視することができ、媒質、試料容器の底部および第1の液体の屈折率差から生じる光学収差を低減し易くなる。
この構成によって、試料容器の形状に合わせて光学部材および支持部材の組を複数用意しておけば、使用する試料容器の形状に応じて適切な光学部材に容易に変更することができる。
この構成によって、試料容器の底部の形状、試料の大きさまたは高さ、第1の液体の粘性、光学部材の透明部の上面の濡れ性等に応じて、対物レンズと光学部材との距離を自由に設定することができる。
この構成によって、乾燥系の対物レンズを使用する場合と比較して、試料のより高解像の画像を得ることができる。
この構成によって、第2の液体を使用した場合は、第2の液体の補充が不要であり、メインテナンスが容易になる。
この構成によって、第1の液体と第2の液体の屈折率差を無視することができ、媒質、試料容器の底部、第1の液体および第2の液体の屈折率差から生じる光学収差を低減し易くなる。
この構成によって、対物レンズの光軸上に配置された試料容器に隣接する他の試料容器の底部の下面と光学部材の上面との間に、第1の液体を容易に供給することができる。
この構成によって、手動で注液する場合と比較して、注液装置により、光学部材の透明部の上面と試料容器の底部の下面との間に第1の液体を簡易に充填することができる。
この構成によって、対物レンズの光軸上に配置されている試料容器に隣接する他の試料容器の底部の下面と光学部材の上面との間にも第1の液体を前もって充填させておくことができる。
この構成によって、対物レンズの光軸周りに第1の液体を均等に充填することができ、第1の液体の充填の信頼性を向上することができる。
この構成によって、ユーザの手間を省くとともに、試料を観察するタイミングと第1の液体を注入するタイミングの時間的なロスを低減し、スループットをより向上することができる。
この構成によって、試料容器を移動させながら、注液装置の注液口から第1の液体を効率的に供給していくことができる。
この構成によって、試料容器をどの方向から対物レンズの光軸上に移動させる場合においても、いずれかの注液口から第1の液体を効率的に供給していくことができる。
この構成によって、ユーザの手間を省き、作業効率をより向上することができる。
本発明の第1実施形態に係る倒立型顕微鏡について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1は、例えば、図1に示すように、マイクロプレート3のウエル(試料容器)5内に培養液(媒質)W1と共に収容されている試料Sからの光を集光する乾燥系の対物レンズ7と、対物レンズ7とウエル5との相対位置を対物レンズ7の光軸方向に変化させる照準部9と、ウエル5を対物レンズ7の光軸Kに直交する方向に移動可能に支持する電動ステージ(可動ステージ)11と、対物レンズ7とウエル5との間に配される光学部材13と、光学部材13を支持する支持部材15とを備えている。
液収集部材17は、例えば、対物レンズ7の外周面からに径方向外方に拡がる鍔状に形成されている。この液収集部材17には、収集した余剰の液を排出するための排水路17aが設けられている。排水路17aにポンプを接続することによって排水することとしてもよいし、または、重力により排水路17aから液を自然落下させることによって、図示しないドレインタンクにより液を回収することとしてもよい。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1によりマイクロプレート3のウエル5に収容されている試料Sを観察するには、電動ステージ11により、観察対象の試料Sが収容されているウエル5の中心位置を対物レンズ7の光軸K上に配置する。
次に、本発明の第2実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1は、図4に示すように、光学部材13に代えて平行平面ガラスからなる光学部材21を採用し、さらに、水W2を供給する注液装置25と、注液装置25を制御する制御装置27とを備える点で第1実施形態と異なる。
以下、第1実施形態に係る倒立型顕微鏡1と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1によりマイクロプレート3のウエル5に収容されている試料Sを観察するには、まず、制御装置27により電動ステージ11が駆動されることによって、図4に示すように、観察対象のウエル5が、対物レンズ7の光軸Kからマイクロプレート3の1ウエルピッチ分だけ離れた位置において停止される。
この構成によって、マイクロプレート3の移動に伴って水W2が引きずられることによる液量の減少を防止し、安定して水W2の充填を行うことができる。
この構成によって、液浸対物レンズ23の光軸K周りに水W2をより均等に充填することができ、水W2の充填の信頼性を向上することができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1は、例えば、図7に示すように、対物レンズ7に代えて液浸対物レンズ23を採用し、電動ステージ11の移動距離を最短にするために、制御装置27が電動ステージ11を駆動することによって、マイクロプレート3をX方向およびY方向にジグザグに移動させる点で第1,2実施形態と異なる。
以下、第1,2実施形態に係る倒立型顕微鏡1と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1によりマイクロプレート3のウエル5に収容されている試料Sを観察するには、制御装置27により電動ステージ11が駆動されることによって、マイクロプレート3がジグザグに移動されるとともに、制御装置27により注液装置25のポンプ20が駆動されることによって、対物レンズ7の光軸Kからマイクロプレート3の1ウエルピッチ分だけ離れた位置に配置された次の観察対象のウエル5の底部6の下面6bと光学部材21の上面21aとの間にいずれかの注液ノズル19から水W2が注液される。
次いで、B6のウエル5が液浸対物レンズ23の光軸K上に水W2とともに移動され、B6のウエル5の試料Sが観察されるとともに、B5のウエル5の底部6の下面6bと光学部材21の上面21aとの間に注液ノズル19Cから水W2が充填される。
次いで、C1のウエル5が液浸対物レンズ23の光軸K上に水W2とともに移動され、C1のウエル5の試料Sが観察されるとともに、C2のウエル5の底部6の下面6bと光学部材21の上面21aとの間に注液ノズル19Aから水W2が充填される。
次いで、D6のウエル5が液浸対物レンズ23の光軸K上に水W2とともに移動され、D6のウエル5の試料Sが観察されるとともに、D5のウエル5の底部6の下面6bと光学部材21の上面21aとの間に注液ノズル19Cから水W2が充填される。
最後に、D1のウエル5が液浸対物レンズ23の光軸K上に水W2とともに移動され、D1のウエル5の試料Sが観察される。
次に、本発明の第4実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡1は、図12に示すように、光学部材21が、液浸対物レンズ23の有効光束から外れた位置に少なくとも1つの貫通孔21dを有する点で第1〜3実施形態と異なる。
以下、第1〜3実施形態に係る倒立型顕微鏡1と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
液収集部材17と液浸対物レンズ23との間にはOリング31が設けられている。Oリング31により、液収集部材17が液浸対物レンズ23の光軸方向に移動可能となり、液浸対物レンズ23と光学部材21との距離を変更することができる。Oリング31は、液のシールドとしても機能する。
例えば、液浸対物レンズ23が、大きなNAを有しながら、WD=8mmという長作動距離を有するとする。この大きなWDを持つ液浸対物レンズ23とウエル5の底部6の下面6bとの間に第1の液体を充填することは困難であるが、液浸対物レンズ23とウエル5の底部6の下面6bとの間に光学部材21を配置すると、光学部材21によって第1の液体を安定して充填することができる。また、光学部材21の位置をZ方向に調整可能とすることによって、異なるウエル5の底部6の形状を有するマイクロプレート3に幅広く対応することができる。
5 ウエル(試料容器)
6 底部
6b 下面
7 対物レンズ
9 照準部
11 電動ステージ(可動ステージ)
13,21 光学部材
15 支持部材
19,19A,19B,19C 注液ノズル(注液口)
21d 貫通孔
23 液浸対物レンズ
25 注液装置
27 制御装置
29 空間
S 試料
W1 培養液(媒質)
W2 水(第1の液体)
W3 シリコーン液(第2の液体)
Claims (20)
- 少なくとも一部が光学的に透明でかつ下面が凸状に形成された底部を有する試料容器内に媒質とともに収容されている試料を観察する倒立型顕微鏡であって、
前記試料容器の前記底部の下面に先端を対向させた状態で配置される対物レンズと、
該対物レンズと前記試料容器との相対位置を前記対物レンズの光軸方向に変化させる照準部と、
前記試料容器を前記光軸と直交する方向に移動可能に支持する可動ステージと、
前記対物レンズと前記試料容器との間に前記対物レンズとの相対位置が一定に維持された状態で配され、前記試料からの光が透過可能な透明部を有し、該透明部の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に第1の液体を前記底部の下面に接触させた状態で保持可能な光学部材とを備える倒立型顕微鏡。 - 前記光学部材が、前記試料容器の前記底部の下面の形状に起因して生じる光学性能の劣化を補正する光学特性を有する請求項1に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記光学部材が平行平面板である請求項1に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記光学部材が、前記透明部の上面の少なくとも一部に撥水処理が施されている請求項1から請求項3のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
- 前記第1の液体が、前記媒質と同等の屈折率を有する請求項1から請求項4のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
- 前記光学部材と前記対物レンズとの相対位置を一定に維持した状態で前記光学部材を支持可能な支持部材を備え、
該支持部材が、前記光学部材と一体的に、かつ、前記対物レンズに装着可能に形成されている請求項1から請求項5のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。 - 前記支持部材が、前記光軸方向に位置調整可能に構成されている請求項6に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記対物レンズが液浸対物レンズであり、
該液浸対物レンズの先端と前記光学部材の前記透明部の下面との間に、第2の液体、ゲルまたは吸水ポリマーが充填される請求項1から請求項7のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。 - 前記第2の液体が非揮発性である請求項8に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記第1の液体の屈折率と前記第2の液体の屈折率が同等である請求項8または請求項9に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記対物レンズが液浸対物レンズであり、
前記光学部材が、前記液浸対物レンズの有効光束から外れた位置に少なくとも1つの貫通孔を有し、
前記光学部材、前記支持部材および前記液浸対物レンズにより、前記貫通孔を開口部とする1つの空間が形成される請求項6または請求項7に記載の倒立型顕微鏡。 - 複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、
前記光軸と前記貫通孔との前記光軸に直交する方向の距離が前記試料容器の配列ピッチにほぼ等しい請求項11に記載の倒立型顕微鏡。 - 前記光学部材の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に直接的または間接的に前記第1の液体を供給する注液装置を備える請求項1から請求項12のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
- 複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、
前記光学部材が、互いに隣接する少なくとも2つの前記試料容器の各前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第1の液体を保持可能な大きさを有する請求項13に記載の倒立型顕微鏡。 - 前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器に隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第1の液体を充填した後に、前記可動ステージを駆動することにより、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させる制御装置を備える請求項14に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記制御装置が、前記可動ステージを制御することにより、他の前記試料容器を前記光軸上を一旦通過させてから再び前記光軸上に戻すことによって、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させる請求項15に記載の倒立型顕微鏡。
- 前記制御装置が、前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器内の前記試料を観察中に、隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の前記透明部の上面との間に前記第1の液体を供給させる請求項15または請求項16に記載の倒立型顕微鏡。
- 複数の前記試料容器の配列方向に沿って前記可動ステージを移動させる方向が予め設定されており、
前記注液装置が、前記可動ステージの移動方向の後方に配置された注液口を有する請求項15から請求項17のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。 - 複数の前記試料容器が2次元的に配列されており、
前記注液装置が、前記試料容器の配列方向に対応して前記光軸回りに等間隔に配置された少なくとも3個以上の前記注液口を有する請求項18に記載の倒立型顕微鏡。 - 前記制御装置が、前記可動ステージの移動に合わせて、前記注液口からの前記第1の液体の供給を制御する請求項18または請求項19に記載の倒立型顕微鏡。
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