JP3211551U - 顕微鏡用アタッチメントならびに顕微鏡画像観察システム - Google Patents

Abstract

【課題】画像性能がより向上し，かつ，取り付けた場合のバランス、携帯性、取扱性にも優れた顕微鏡用アタッチメントを提供する。【解決手段】顕微鏡用アタッチメント１は，カメラモジュール２と，カメラモジュール２を設置するための設置孔３ａを有する接眼レンズカバー３と，カメラモジュール２に連結してなるシングルボードコンピュータ部材と，を備えている。顕微鏡用アタッチメント１は，接眼レンズカバー３を顕微鏡の接眼レンズに装着した状態で使用される。カメラモジュール２は，顕微鏡を通じて観察された画像を撮像するとともに，かかる画像をシングルボードコンピュータ部材に送信する。シングルボードコンピュータ部材は，カメラモジュール２からの画像を受信するとともに，これを画像表示装置に出力する。【選択図】図３

Description

本考案は，顕微鏡用アタッチメントならびに顕微鏡画像観察システムに関する。

病理学的な遠隔診断ツールとして，バーチャルスライドに代表されるデジタル顕微鏡装置が既に市販されている（非特許文献１）。
バーチャルスライドは，病理標本をスキャンするための専用の器具を用いてスキャンした画像を共有することにより，病理学的な遠隔診断を可能とするものである。しかしながら，バーチャルスライドは，システムが非常に高額であるとともに，プレパラートのスキャン作業に手間がかかることもあり，病理診断を専門とする機関のみで導入されているのが現状である。そのため，バーチャルスライドは，病理学的な遠隔診断ツールとして，日常診療で十分に普及しているとは言えないものである。

また，より簡易なシステムとして，デジタルキャッチと称される，Wi-Fi機能を備え，画像を他の電子機器に無線通信によって送信することが可能な技術が提案されている（非特許文献２）。

オリンパス株式会社，バーチャルスライド紹介ページ，[online]，[平成２９年４月２７日検索]，インターネット〈URL：http://www.olympus-lifescience.com/ja/microscopes/virtual/vs120/〉 株式会社ミラック光学，デジタルキャッチシリーズ紹介ページ，[online]，[平成２９年４月２７日検索]，インターネット〈URL：http://www.miruc.co.jp/product/digital_catch〉

デジタルキャッチは，Wi-Fi機能を備えた部材からなり，接眼レンズに固定することで観察画像を無線的に送信でき，これにより，病理学的な遠隔診断を可能とする点において有用である。
しかるに，かかる技術は，解像度が30万画素，フレームレートが15fpsと，画像性能の低いものである。加えて，かかる技術は，取り付け方法も３点ネジ締め付け式であるにもかかわらず，比較的，縦長の形状であることから，取り付けた場合のバランスや，携帯性に優れているとは必ずしも言えない。

上記事情を背景として，本考案では，性能をより向上させるとともに，取扱性にも優れた病理診断用アタッチメントならびに病理診断システムの開発を課題とする。

考案者らは，鋭意研究の結果，シングルボードコンピュータを備えたコンポーネントパネルとカメラモジュールを連結させるとともに，これを光学顕微鏡の接眼レンズの鏡筒にフィットするケースで覆った病理診断用アタッチメントに想到し，考案を完成させたものである。
かかるケースは，３Ｄプリンターなどで容易に作製できるものであり，様々な接眼レンズの形状に応じた設計が可能なことから，汎用性にも富むものである。
加えて，本考案のアタッチメントは，顕微鏡の接眼レンズにフィットさえすれば，病理診断に限定されず，様々な用途に用いることができるものであり，顕微鏡用アタッチメントとしての使用を可能とするものである。

本考案は，以下の構成からなる。
本考案の第一の構成は，カメラモジュールと，前記カメラモジュールを設置するための設置孔を有する接眼レンズカバーと，前記カメラモジュールに連結してなるシングルボードコンピュータ部材とを備えることを特徴とする顕微鏡用アタッチメントである。

本考案の第二の構成は，設置された前記カメラモジュールを覆うとともに前記接眼レンズカバーに嵌合する嵌合カバーをさらに備えることを特徴とする第一の構成に記載の顕微鏡用アタッチメントである。
本考案の第三の構成は，前記接眼レンズカバーないし前記嵌合カバーのいずれか又は複数が，３Ｄプリンターによって作製されることを特徴とする第一又は第二の構成に記載の顕微鏡用アタッチメントである。

本考案の第四の構成は，第一から第三の構成に記載の顕微鏡用アタッチメントが装着された顕微鏡と，前記顕微鏡用アタッチメントを通じて観察された画像を受信する画像受信装置と，前記受信された画像を送信する画像送信装置と，前記画像を表示する画像表示装置とを備えることを特徴とする顕微鏡画像観察システムである。
本考案において，画像は，静止画のみに限定されるものではない。すなわち，本考案の趣旨によれば，遠隔病理診断などを可能とするものであることから，複数の観察者によって同時に対象物が観察される場合があり，動画を当然に含むものとして定義される。

本考案により，性能をより向上させるとともに，取扱性にも優れた病理診断用アタッチメントならびに病理診断システムが可能となった。
すなわち，本考案の顕微鏡用アタッチメントならびに顕微鏡画像観察システムによれば，病理診断を行う際の光学顕微鏡のアタッチメントして用いることができ，より詳細な画像を顕微鏡画像観察システムにより共有化することが可能となるものである。

本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，カメラモジュールとシングルボードコンピュータ部材の概略構成を示す斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーと嵌合カバーの構成を示す分解断面斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーとカメラモジュールと嵌合カバーの構成を示す分解断面斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーとカメラモジュールと嵌合カバーの構成を示す分解斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの外観構成を示す斜視図（ただし，シングルボードコンピュータ部材は不図示） 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントを顕微鏡の接眼レンズに装着する方法を示す斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントを顕微鏡の接眼レンズに装着した状態を示す斜視図 本考案の一実施の形態における顕微鏡画像観察システムの構成を示す図 本考案の一実施の形態における顕微鏡画像観察システムのさらに具体的な構成を示す図 本考案の顕微鏡用アタッチメント等の試作例を示す図 本考案の顕微鏡用アタッチメント等の試作例を示す図

以下，好適な実施の形態を用いて本考案をさらに具体的に説明する。ただし，下記の実施の形態は本考案を具現化した例に過ぎず，本考案はこれに限定されるものではない。

＜＜Ｉ．顕微鏡用アタッチメント等の概要＞＞
本考案の顕微鏡用アタッチメントは，カメラモジュール，接眼レンズカバー，シングルボードコンピュータ部材を必須の構成要素とし，嵌合カバーを任意の構成要素とする。

カメラモジュールは，顕微鏡等を通じて観察された画像を撮像するとともに，かかる画像をシングルボードコンピュータ部材に送信する役割を果たす。また，カメラモジュールは，後述する接眼レンズカバーの設置孔に設置される。
カメラモジュールは，これらの役割を果たす限り，特に限定されるものではなく，種々の性能のものを用いることができる。

カメラモジュールとしては，典型的には，後述するシングルボードコンピュータ部材と合わせて，Raspberry Pi（登録商標）と称されるものを用いることができる。すなわち，Raspberry Pi（登録商標）は，カメラモジュールとシングルボードコンピュータ部材とからなり，これらを有線的に接続することができる。
カメラモジュールによって撮像された画像は，オンタイムでシングルボードコンピュータ部材に送信される。また，シングルボードコンピュータ部材は，HDMI（登録商標）などの映像出力端子を備えているため，画像表示装置に出力することにより，撮像された画像を視聴することが可能となる。加えて，出力された画像は，有線的又は無線的に共有することが可能である。

接眼レンズカバーは，接眼レンズを覆うとともに，設置孔への設置によってカメラモジュールの位置を安定化させる役割を果たす。接眼レンズカバーは，かかる役割を果たす限り，特に限定されるものではなく，種々の形状ないし構成のものとすることができる。すなわち，接眼レンズは，様々な種類ないし形状を有していることから，接眼レンズカバーは，これらの形状やレンズの配置に合わせた形状とすることができる。
接眼レンズカバーは，典型的には図１０，図１１に示すように，接眼レンズの形状に合わせたプラスチック素材の部材とすればよい。

本考案においては，設置されたカメラモジュールを覆うとともに接眼レンズカバーに嵌合する嵌合カバーをさらに備えることが好ましい。かかる好ましい構成によれば，カメラモジュールの位置の安定化ならびに保護を行うことが可能になるとともに，カメラモジュール自体の取り換えも容易になることから，本考案の顕微鏡用アタッチメントの性能や取扱性を向上させることができる。
嵌合カバーは，接眼レンズカバーに嵌合する形状とすればよく，また，カメラモジュールが有線的に接続される場合には，接続される有線部分に対応する隙間を有した形状とすればよい。

接眼レンズカバーないし嵌合カバーのいずれか又は複数は，３Ｄプリンターによって作製されることが好ましい。かかる好ましい構成によれば，様々な種類ないし形状の接眼レンズに容易に対応することが可能になるとともに，接眼レンズカバーや嵌合カバーの製造コストを抑えることが可能になる。

また，シングルボードコンピュータ部材は，カメラモジュールからの画像を受信するとともに，これを出力する役割を果たす。シングルボードコンピュータ部材は，かかる役割を果たす限り，特に限定されるものではなく，種々の形状ないし機能のものを用いることができる。
さらに，シングルボードコンピュータ部材は，任意の機能として，カメラモジュールへの電源供給を行ってもよい。また，シングルボードコンピュータ部材は，画像出力機器と一体化した装置として構成してもよい。
シングルボードコンピュータ部材としては，前述のカメラモジュールと合わせて，Raspberry Pi（登録商標）を用いてもよいし，通常のコンピュータを用いることもできる。

本考案の顕微鏡用アタッチメントを用いて，顕微鏡画像観察システムを構築することが可能となる。
すなわち，本考案の顕微鏡画像観察システムは，本考案の顕微鏡用アタッチメントが装着された顕微鏡と，前記顕微鏡用アタッチメントを通じて観察された画像を受信する画像受信装置と，前記受信された画像を送信する画像送信装置と，前記画像を表示する画像表示装置と，を備える。

顕微鏡は，本考案の顕微鏡用アタッチメントが装着されうる限り，特に限定されるものではなく，種々の顕微鏡を用いることができ，典型的には，光学顕微鏡を用いることができる。

画像受信装置は，顕微鏡によって観察された画像を受信する役割を果たす。画像受信装置は，かかる役割を果たす限り，特に限定されるものではなく，種々の装置を用いることができる。
画像受信装置は，前述のシングルボードコンピュータ部材や後述する画像送信装置と一体化した構成とすることもでき，この場合には，タブレット端末や汎用コンピュータを用いればよい。また，画像表示装置として用いてもよい。

画像送信装置は，受信された画像を送信する役割を果たす。画像送信装置は，かかる役割を果たす限り，特に限定されるものではなく，種々の装置を用いることができる。
また，画像送信装置は，有線的もしくは無線的，又はこれら両方の方式により，画像の送信を行うことができる。
画像送信装置としては，典型的には，タブレット端末や汎用コンピュータを用いればよい。また，画像表示装置として用いてもよい。

また，画像表示装置は，受信ないし送信された画像を表示する役割を果たす。画像表示装置は，画像の表示が可能である限り，特に限定されるものではなく，種々の装置を用いることができる。
画像表示装置としては，典型的には，タブレット端末や汎用コンピュータを用いればよい。

＜＜II．実施の形態＞＞
＜顕微鏡用アタッチメントの構成＞
まず，本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成について，図１から図５を参照しながら説明する。

図１は，本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，カメラモジュールとシングルボードコンピュータ部材の概略構成を示す斜視図，図２は，当該顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーと嵌合カバーの構成を示す分解断面斜視図，図３は，当該顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーとカメラモジュールと嵌合カバーの構成を示す分解断面斜視図，図４は，当該顕微鏡用アタッチメントの構成部材である，接眼レンズカバーとカメラモジュールと嵌合カバーの構成を示す分解斜視図，図５は，当該顕微鏡用アタッチメントの外観構成を示す斜視図（ただし，シングルボードコンピュータ部材は不図示）である。

図１から図５に示すように，本実施の形態の顕微鏡用アタッチメント１は，矩形状のカメラモジュール２と，カメラモジュール２を設置するための設置孔３ａを有する接眼レンズカバー３と，カメラモジュール２に連結してなるシングルボードコンピュータ部材４と，を備えている。
シングルボードコンピュータ部材４は，ケーブル５を介してカメラモジュール２に連結されている。カメラモジュール２は，顕微鏡６（図６，図７を参照）等を通じて観察された画像を撮像するとともに，かかる画像をシングルボードコンピュータ部材４に送信する役割を果たす。シングルボードコンピュータ部材４は，カメラモジュール２からの画像を受信するとともに，これを出力する役割を果たす。ここでは，カメラモジュール２およびシングルボードコンピュータ部材４として，ケーブル５を介してこれらを合わせた，Raspberry Pi（登録商標）と称されるものが用いられている。
シングルボードコンピュータ部材４は，HDMI（登録商標）などの映像出力端子を備えており，画像表示装置７（図８を参照）に出力することにより，撮像された画像を視聴することが可能となる。

図２から図５に示すように，接眼レンズカバー３は，大径円筒部３ｂと小径円筒部３ｃを順次有する同軸二段円筒構造を有している。接眼レンズカバー３は，一端（大径円筒部３ｂ側の端面）が開口し，他端（小径円筒部３ｃ側の端面）が有底となっている。そして，接眼レンズカバー３の他端に，矩形状の設置孔３ａが形成されている。設置孔３ａは，カメラモジュール２の外形と略同一の大きさであり，設置孔３ａの周縁には，段差状になった段部３ｄが形成されている。これにより，当該段部３ｄにカメラモジュール２を嵌め込んで設置できるようにされている（図４の矢印Ａを参照）。

本実施の形態の顕微鏡用アタッチメント１は，接眼レンズカバー３の他端部（小径円筒部３ｃ側の端部）に嵌合する，有底で低背円筒状の嵌合カバー８をさらに備えており，当該嵌合カバー８により，設置されたカメラモジュール２を覆うことができるようにされている。
接眼レンズカバー３の他端外周縁には，段差状になった段部３ｅが形成されている。また，嵌合カバー８の開口端外周縁にも，段差状になった段部８ａが形成されている。そして，接眼レンズカバー３の段部３ｅに嵌合カバー８の段部８ａを嵌め込むことにより（図４の矢印Ｂ，図３の矢印Ｃを参照），嵌合カバー８を，接眼レンズカバー３の他端に取り付けることができるようにされている。
かかる構成によれば，カメラモジュール２の位置の安定化ならびに保護を行うことが可能になるとともに，カメラモジュール２自体の取り換えも容易となることから，本実施の形態の顕微鏡用アタッチメント１の性能や取扱性を向上させることができる。
なお，カメラモジュール２とシングルボードコンピュータ部材４を連結するケーブル５を，嵌合カバー８の外部に導出する必要があることから，嵌合カバー８の開口端外周縁の一部に切り欠き部（隙間）８ｂが形成されている。

接眼レンズカバー３と嵌合カバー８は，３Ｄプリンターによって作製されている。このように接眼レンズカバー３と嵌合カバー８を，３Ｄプリンターによって作製するようにすれば，様々な種類ないし形状の接眼レンズに容易に対応することが可能になるとともに，接眼レンズカバー３と嵌合カバー８の製造コストを抑えることが可能となる。

＜顕微鏡用アタッチメントの組立方法＞
次に，本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの組立方法について説明する。

まず，図２から図４に示すように，接眼レンズカバー３の他端に形成された設置孔３ａの段部３ｄに，カメラモジュール２を嵌め込んで設置する（図４の矢印Ａを参照）。
次いで，図３から図５に示すように，接眼レンズカバー３の段部３ｅに嵌合カバー８の段部８ａを嵌め込むことにより（図４の矢印Ｂ，図３の矢印Ｃを参照），嵌合カバー８を，接眼レンズカバー３の他端に取り付ける。このとき，カメラモジュール２とシングルボードコンピュータ部材４を連結するケーブル５は，切り欠き部（隙間）８ｂを通して，嵌合カバー８の外部に導出された状態となる。
次いで，カメラモジュール２のケーブル５の端部を，シングルボードコンピュータ部材４のカメラモジュール用コネクタ（不図示）に接続し（図１を参照），当該シングルボードコンピュータ部材４を，接眼レンズカバー３の側面に固定する（図６，図７を参照）。
以上のようにして，顕微鏡用アタッチメント１が組み立てられる。

＜顕微鏡用アタッチメントの使用例＞
次に，本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントの使用例について，図６，図７をも参照しながら説明する。

図６は，本考案の一実施の形態における顕微鏡用アタッチメントを顕微鏡の接眼レンズに装着する方法を示す斜視図，図７は，顕微鏡用アタッチメントを顕微鏡の接眼レンズに装着した状態を示す斜視図である。

上記のようにして組み立てられた顕微鏡用アタッチメント１は，例えば図６，図７に示すように，接眼レンズカバー３の大径円筒部３ｂが，顕微鏡６の接眼レンズ９に嵌め込まれる（図６の矢印Ｄを参照）。すなわち，顕微鏡用アタッチメント１は，接眼レンズカバー３が顕微鏡６の接眼レンズ９に装着された状態で使用される（図７を参照）。
図７の状態で，カメラモジュール２（図３を参照）によって撮像された画像は，オンタイムでシングルボードコンピュータ部材４に送信される。そして，撮像された画像は，シングルボードコンピュータ部材４から画像表示装置７（図８を参照）に出力され，視聴される。

＜顕微鏡画像観察システムの構成＞
次に，本考案の一実施の形態における顕微鏡画像観察システムの構成について，図８，図９をも参照しながら説明する。

図８は，本考案の一実施の形態における顕微鏡画像観察システムの構成を示す図，図９は，当該顕微鏡画像観察システムのさらに具体的な構成を示す図である。

図８に示すように，本実施の形態の顕微鏡画像観察システムは，前述の顕微鏡用アタッチメント１が装着された顕微鏡６（図７を参照）と，顕微鏡６によって観察された画像を，顕微鏡用アタッチメント１を通じて受信する画像受信装置１０と，受信された画像を送信する画像送信装置１１と，画像を表示する画像表示装置７と，を備えている。
図９に示すように，顕微鏡用アタッチメント１の構成部材であるシングルボードコンピュータ部材４’は，画像受信装置および画像送信装置と一体化した構成となっており，当該シングルボードコンピュータ部材４’には無線ＬＡＮルータ１２が接続されている。これにより，顕微鏡６によって観察された画像は，無線ＬＡＮルータ１２を介して，同一敷地内にある複数の画像表示装置（タブレット端末７ａや汎用コンピュータ７ｂ）に送信され，画像を無線的に共有することが可能となる。
また，図９に示すように，シングルボードコンピュータ部材４’は，無線ＬＡＮルータ１２を介してインターネット網に接続されている。これにより，顕微鏡６によって観察された画像は，インターネットを通じて，遠隔の場所にある複数の画像表示装置（タブレット端末７ａや汎用コンピュータ７ｂ）に送信され，画像を無線的に共有することが可能となる。その結果，病理学的な遠隔診断が可能となる。

＜＜III．試作例＞＞
図１０，図１１に本考案の顕微鏡用アタッチメント等の試作例を示す。なお，いずれの試作例についても，カメラモジュールなどの部材の位置関係をわかりやすくするため，篏合カバーを用いずに，透明テープにて仮止めした形で示す。

図１０の試作例は，有線ケーブルによりRaspberry Pi（登録商標）のカメラモジュールがコンポーネントパネル部材に連結されている。コンポーネントパネルは，ユニットとしてタブレット端末の裏側に固定されており，電力供給を受けるとともに，画像を直接，タブレット端末上に表示させているものである。

図１１の試作例は，有線ケーブルによりRaspberry Pi（登録商標）のカメラモジュールがコンポーネントパネル部材に連結されているが，図１０のものと異なり，接眼レンズ近傍にコンポーネントパネル部材がユニットとして備えられている例である。このコンポーネントパネル部材は，ユニット内にバッテリーを備えており，観察された画像を受信端末に無線的に送信するものである。

本試作例によれば，解像度が800万画素，フレームレートが30fpsと，デジタルキャッチと比較して十分に優れた画像性能が示された。また，本試作例は，アタッチメント一つ当たりの材料費が数千円と非常に安価であり，かつ，完成品の重量は100から200gと想定され，携帯性にも優れるものである。

本考案の適用例として，病理診断を頻繁に行う診療科が想定される。その背景として，本邦では病理専門医の数が非常に少ないことが挙げられる。とりわけ地方では，大学病院以外は基幹病院であっても常勤の病理専門医がいる施設は少なく，ほとんどの病理組織検査は外注されており，検査を依頼した医師は報告書の所見や組織診断を元に最終診断を下している。
しかしながら，検査結果が臨床症状と合致しないことや，H-E染色のみで診断がつかず，保険適応外の免疫染色や遺伝子検査を追加する必要があるか判断に迷うケースをたびたび経験する。このような時に本考案を活用することにより，患者さんにわざわざ大学病院を受診してもらうことや，医師がプレパラートを持参して大学病院まで助言を受けに行くなどの手間が省け，迅速な診断ならびに治療方針の決定につながる。
また，本試作品を用いて，診療科の同門のネットワークを生かし，病理が苦手な医師や一人体制の病院またはクリニックに勤務する医師が，判断に迷う症例のプレパラートを遠隔地から，無料のテレビ電話システムと連動させることにより，病理に精通した医師にオンタイムで相談・教育できる体制を構築することが期待できる。
すなわち，本考案は，既に構築されている同門のネットワークを生かしながら，技術革新を取り入れることにより，医師が病理の専門家に相談する上での物理的距離やタイムラグを解消することを可能とするものである。そして，これにより，地方における医療格差の解消に貢献するとともに，診療水準の向上にも寄与することが期待される。
加えて，本考案は，皮膚科領域の腫瘍性病変や色素性病変の診断ツールであるダーモスコピーや在宅医療分野におけるポータブルエコーにも応用可能である。さらに，安価に作成できる利点を生かし，学校教育（例えば中学・高校の化学部，または書画カメラの代用）における活用や，美容室での合わせ鏡の代用にもなると期待される。

１ 顕微鏡用アタッチメント
２ カメラモジュール
３ 接眼レンズカバー
３ａ 設置孔
３ｂ 大径円筒部
３ｃ 小径円筒部
３ｄ，３ｅ，８ａ 段部
４，４’ シングルボードコンピュータ部材
５ ケーブル
６ 顕微鏡
７ 画像表示装置
７ａ タブレット端末
７ｂ 汎用コンピュータ
８ 嵌合カバー
８ｂ 切り欠き部（隙間）
９ 接眼レンズ
１０ 画像受信装置
１１ 画像送信装置
１２ 無線ＬＡＮルータ

Claims (4)

1. カメラモジュールと，
   前記カメラモジュールを設置するための設置孔を有する接眼レンズカバーと，
   前記カメラモジュールに連結してなるシングルボードコンピュータ部材と，
   を備えることを特徴とする顕微鏡用アタッチメント。
2. 設置された前記カメラモジュールを覆うとともに前記接眼レンズカバーに嵌合する嵌合カバーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用アタッチメント。
3. 前記接眼レンズカバーないし前記嵌合カバーのいずれか又は複数が，３Ｄプリンターによって作製されることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡用アタッチメント。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡用アタッチメントが装着された顕微鏡と，
   前記顕微鏡用アタッチメントを通じて観察された画像を受信する画像受信装置と，
   前記受信された画像を送信する画像送信装置と，
   前記画像を表示する画像表示装置と，
   を備えることを特徴とする顕微鏡画像観察システム。