JP4329423B2

JP4329423B2 - 顕微鏡装置

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Publication number: JP4329423B2
Application number: JP2003171820A
Authority: JP
Inventors: 久奥川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP2005010258A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェル等の培養容器内の生物標本を観察するための顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細胞をウェル等の培養容器に入れて観察するための顕微鏡として、従来から倒立型顕微鏡があった（例えば、特許文献１参照）。従来の倒立型顕微鏡では、顕微鏡上に取り付けた移動可能なステージに培養容器を載置し、ステージを移動することによって観察位置を変更していた。また、正立型顕微鏡においても、顕微鏡全体を移動ステージ上に設置し、標本ステージを移動させる代わりに顕微鏡を移動させる標本ステージ固定型顕微鏡があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−５７５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した倒立型顕微鏡では、培養容器内の溶液を環流させたり細胞の膜電圧を測定するなどの用途では、ステージ移動によって環流用のチューブが外れたり、電位測定用のパッチが外れるなどの問題があり、観察位置を移動させることは実際上困難であった。
【０００５】
一方、上述した標本ステージ固定型顕微鏡では、高倍観察において対物レンズの先端が培養容器の溶液と接触するため、単一容器内の移動でも移動範囲が限られ、複数容器間の移動は困難であった。さらに、顕微鏡全体を移動させるために移動物が大きくなり、高速な移動は振動を引き起こし、倒立型顕微鏡と同様に環流用のチューブが外れたり、電位測定用のパッチが外れなどの問題があった。
【０００６】
本発明は、環流用チューブや電位測定用パッチを付けた状態で、単一または複数の培養容器において高速に観察位置を変更できる顕微鏡装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明による顕微鏡装置は、標本用容器が載置される載置台と、標本用容器の標本を照明する照明装置と、標本用容器の下方から標本を観察する観察光学系とを備えた顕微鏡装置において、観察光学系の少なくとも一部の光学系を、標本の観察位置を変更すべく顕微鏡本体に対して観察光軸の垂直方向に移動する駆動装置を備え、載置台および照明装置は顕微鏡本体に対して固定され、載置台は、標本用容器を密閉する密閉室を形成し、密閉室には標本用容器を出し入れするために開閉される開閉扉が設けられ、照明装置は、開閉扉にその一部として設けられ、密閉室の標本を照明することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の顕微鏡装置において、観察光学系は、無限遠系タイプの対物レンズおよびその対物レンズからの平行光束を観察像として結像する結像光学系を有し、駆動装置は、対物レンズの有効視野内にある標本からの光の平行光束の少なくとも中心の光が結像光学系の入射瞳を通過するように、一部の光学系の移動範囲を制御することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、駆動装置を制御する制御装置を更に備え、駆動装置には、標本の観察位置を標本の中心位置とする原点位置が予め設定されており、制御装置は、原点位置に観察光学系を設定するように、駆動装置を制御することを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載の顕微鏡装置において、載置台には、複数の標本用容器を載置できる複数の載置部が形成され、制御装置は、予め設定された複数の載置部に対応する複数の原点位置に観察光学系を設定するように、駆動装置を制御するようにしたものである。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、密閉室の温度および湿度を制御する環境制御部を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
−第１の実施形態−
図１は本発明による顕微鏡装置の第１の実施の形態を示す図であり、顕微鏡装置の概略構成を示すものである。図１では、培養容器に入った標本を透過照明で観察する場合を示している。１は顕微鏡装置のベースであり、ベース１上には載置台２および移動ステージ９が固設されている。載置台２の試料載置部２ａには観察用の開口２ｂが形成されており、標本が入った培養容器３は開口２ｂが設けられた部分に載置される。試料載置部２ａにはマニュピレータ支持用のサポート２ｃが設けられていて、図１に示す例では、投薬用細管１０が取り付けられている。
【０００９】
移動ステージ９上には顕微鏡筐体５が固設されている。顕微鏡筐体５には、対物レンズ６および観察像を撮影する撮像装置７が設けられている。一方、透過照明装置４は載置台２に設けられており、試料載置部２ａの上方に配置されている。顕微鏡筐体５に設けられた対物レンズ６は、培養容器３が載置される試料載置部２ａの下方に透過照明装置４と対向するように設けられている。すなわち、培養容器３中の標本を透過照明装置４により図示上方から照明して、標本を透過し開口２ｂを通過した光を対物レンズ６で観察する。
【００１０】
対物レンズ６からの光は反射ミラー８で反射されて、撮像装置７の撮像面上に結像する。撮像装置７としては、コンフォーカル顕微鏡装置やＣＣＤカメラ等が用いられるが、本実施の形態ではＣＣＤカメラを用いた場合について説明する。１００は顕微鏡全体の制御を行うコントローラであり、撮像装置７の撮像信号を処理する画像処理部等も含まれている。撮像装置７の撮像信号はコントローラ１００内の画像処理部で処理され、モニタ１０１に撮像された標本像（デジタル画像）が表示される。モニタ１０１には液晶表示素子（ＬＣＤ）などが用いられる。１０３は移動ステージ９の移動を制御するステージ制御装置である。標本上の所望の位置を観察するためのステージ移動指示や、光学フィルタ、絞り、対物レンズの切り替えや照明光量調整などの各種顕微鏡調整の指示は、指令部１０２に設けられた操作部を介して行われる。
【００１１】
移動ステージ９は、上面に固設された顕微鏡筐体５をベース１に対して図のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に移動することができる。なお、移動ステージ９がｘ、ｙ方向に移動し、対物レンズ６がｚ方向に移動することも可能である。移動ステージ９の移動にはパルスモータやエンコーダ付ＤＣモータなどが用いられ、出力されるパルスをカウントすることによりその移動距離を測定することができる。
【００１２】
移動ステージ９には予め原点位置が設定されており、例えば、観察位置が培養容器３の中心位置となる位置が原点位置に設置される。移動ステージ９には原点位置に対応して検出器４１が設けられている。検出器４１にはフォトインタラプタ等が用いられ、移動ステージ９に設けられた基準４０としての遮光板が検出器４１を横切る度に原点信号を発生する。検出器４１の原点信号により設定された位置に移動ステージ９を位置決めすると、対物レンズ６の光軸が培養容器３の中心位置に位置決めされる。以下では、検出器にフォトインタラプタを用いるとして説明する。
【００１３】
顕微鏡筐体５をｘｙ方向に移動させる移動ステージ９は、粗動移動と測定ポイントから僅かな距離だけ離れた位置への移動である微動移動との２つの移動形態をとることができる。一方、微動移動は標本内での移動であって、大きくても数ｍｍ程度の移動距離である。微動移動の際にはパルスを利用して移動制御を行う。
【００１４】
まず、粗動移動について説明する。基準４０が検出器４１を横切ると、例えば、図２に示すような信号Ｉが検出器４１から出力される。このような出力信号Ｉは、予め正確に把握しておくことができる。移動ステージ９を位置決めする際には、信号ＩがＩ１〜Ｉ１＋ΔＩの範囲に入るように移動ステージ９のｘ方向位置をフィードバック制御する。その結果、移動ステージ９は位置ｘ１〜ｘ１＋Δｘの範囲に位置決めされる。ΔＩの範囲を可能な限り小さく設定することにより、０．１μｍオーダーの精度で位置決めすることができる。
【００１５】
微動移動の場合には、パルスをカウントすることにより移動距離を制御する。移動ステージ９の最小送りが１パルス当たり５μｍの場合には、１０パルス分だけ移動することにより観察位置が５０μｍ変化することになる。
【００１６】
上述したように、図１に示す顕微鏡装置では、培養容器３が載置される載置台２を固定式とし、その載置台２に対して顕微鏡筐体５をｘ、ｙ、ｚの３方向に移動できるような構成とした。そのため、観察ポイントを変更する際にも培養容器３や投薬用細管１０移動させることがないため、培養容器３の標本を安定な状態に保つことができる。さらに、照明装置４を移動させないので移動部分が小さくでき、高速に移動ができるとともに移動時の振動が小さい。
【００１７】
図３は第１の実施の形態の変形例を示す図である。ベース１上には移動ステージ９および載置台２が固設されている。載置台２には、光学ガラスが填め込まれた試料載置部２ａが３カ所設けられている。なお、ガラスを填め込む代わりに、培養容器３を置いて密閉保持することもできる。培養容器３はこれらの試料載置部２ａに載置される。すなわち、図３に示す顕微鏡装置では、載置台２上に３つの培養容器３を載置して、それらを順に観察することができる。載置台２上には、試料載置部２ａに対応するように照明装置４が３つ設けられたカバーＣが、培養容器３を覆うように取り付けられる。その結果、培養容器３は気密環境に置かれることになる。一方、顕微鏡筐体５や移動ステージ９は気密環境とはなっていない。
【００１８】
移動ステージ９には、試料載置部２ａのそれぞれに対応して、検出器４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃがｘ方向に並んで設けられている。検出器４１Ａ〜４１Ｃは上述した検出器４１と同様のものであり、移動ステージ９によって顕微鏡筐体５がｘ方向に移動すると、基準４０の位置が検出器４１Ａ〜４１Ｃの位置に一致したときに原点信号を発生する。すなわち、検出器４１Ａ〜４１Ｃを利用することにより、対物レンズ６が各試料載置部２ａに位置決めされる。なお、図示していないが、ｙ方向に関しては、各試料載置部２ａに共通な検出器４１および基準４０が設けられており、これらは図１で説明したものと同様のものである。
【００１９】
異なる培養容器３の間で対物レンズ６を移動する際には、移動ステージ９を粗動移動させ、検出器４１Ａ〜４１Ｃによって試料載置部２ａの位置に位置決めする。同一培養容器３内での観察位置の移動は、図１の場合と同様に微動移動によって観察位置を移動する。
【００２０】
−第２の実施形態−
図４は本発明による顕微鏡装置の第２の実施形態を示す図であり、観察光学系の一部を移動できるようにしたものである。図１の顕微鏡装置では観察光学系全体を動かし、かつ、光学系を小型化するために有限系の対物レンズおよび光学系であった。一方、本実施の形態の顕微鏡装置では対物レンズを含んだ一部の観察光学系のみを移動させるために、無限系の対物レンズ、および光学系として固定部に結像レンズや撮像装置を配設する構成とした。
【００２１】
図４において、図１と同一な部分には同一符号を付した。顕微鏡装置のベース１１上には、載置台１２、移動ステージ１９および顕微鏡筐体固定部２０が固設されている。移動ステージ１９は、ステージ制御装置１０３によって制御される。載置台１２の試料載置部１２ａには観察用の開口１２ｂが形成されており、標本が入った培養容器３は開口１２ｂが設けられた部分に載置される。試料載置部１２ａに設けられたマニュピレータ支持用サポート１２ｃには、図１の場合と同様の投薬用細管１０が取り付けられている。載置台１２には、培養容器３の標本を透過照明で観察するための透過照明装置４が設けられている。
【００２２】
第２の実施の形態の顕微鏡装置では、顕微鏡筐体は固定部２０と移動部１５とに分割されており、顕微鏡筐体移動部１５は移動ステージ１９上に固設されている。移動ステージ１９は、上面に固設された顕微鏡筐体移動部１５を図のｘ方向、ｙ方向およびｚ方向に移動することができる。移動ステージ１９には図１に示した移動ステージ９と同様に検出器４１がｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれに設けられている。一方、顕微鏡筐体移動部１５には基準４０が設けられている。移動ステージ１９の移動機構は上述した移動ステージ９と同様であって観察ポイントの移動において同様の機能を有しているが、ここでは説明を省略する。
【００２３】
顕微鏡筐体移動部１５には、対物レンズ１６および反射ミラー１８が設けられている。一方、顕微鏡筐体固定部２０には、載置台１２に設けられた透過照明装置４とは別に落射照明装置１４が設けられている。また、顕微鏡筐体固定部２０には、観察像を撮像するための撮像装置７、落射照明装置１４の照明光を顕微鏡筐体移動部１５側に導いたり観察像を撮像装置７に結像させたりするための光学部材２１，２２，２３，２４が設けられている。光学部材２３，２４はレンズであり、光学部材２２は反射ミラーで、光学部材２１はビームスプリッタである。本実施の形態の顕微鏡装置では、透過照明および落射照明のいずれでも観察することができるが、以下では、落射照明の場合を例に説明する。
【００２４】
落射照明装置１４を出射した照明光は、レンズ２４，反射ミラー２２およびビームスプリッタ２１を介して顕微鏡筐体移動部１５の反射ミラー１８に入射する。反射ミラー１８で反射された照明光は対物レンズ１６を介して培養容器３に入射し、標本の所定領域を照明する。標本から出射された光は対物レンズ１６、反射ミラー１８、ビームスプリッタ２１およびレンズ２３によって撮像装置７に導かれ、撮像装置７の撮像面に観察像が結像される。
【００２５】
対物レンズ１６は無限遠光学系のものであり、標本の焦点面から発した光は対物レンズ１６を通過すると平行光束２５となり、その平行光束２５が反射ミラー１８によってビームスプリッタ２１へ導かれる。また、落射照明装置１４を出射した照明光はレンズ２４により平行光束とされ、その平行光束の照明光が反射ミラー２２およびビームスプリッタ２１を介して反射ミラー１８へ入射される。
【００２６】
図４に示す顕微鏡装置では、顕微鏡筐体移動部１５を移動ステージ１９で移動しても、対物レンズ１６の有効視野内にある標本からの光の平行光束の少なくとも中心の光が、結像光学系の入射瞳を通過するように構成されている。この場合、顕微鏡筐体移動部１５のストロークは数ｍｍ程度なので、光学部材２１，２３の口径は、顕微鏡筐体移動部１５がｙ方向に移動する分だけ大きくする。この場合、顕微鏡筐体移動部１５の移動許容範囲の移動量は数ｍｍ程度なので、光学部材２１，２３の口径をその移動量に合わせて数ｍｍ程度大きくすれば良い。観察光学系全体が移動する場合と比べて、顕微鏡筐体移動部１５の負荷が減るのでレスポンスが良くなる。
【００２７】
なお、複数または大きい培養容器３を観察するために、移動ステージ１９のｘ方向およびｙ方向のストロークが長くなる場合には、図５のように光をｙ方向に反射するミラーＭ１を対物レンズ１６と共に移動ステージ１９のｙ方向移動部に設け、光をｘ方向に反射するミラーＭ２をミラーＭ１、対物レンズ１６およびｙ方向移動部と共に移動ステージ１９のｘ方向移動部に設ける。これにより、光束がビームスプリッタ２１から外れてしまうのを防止できる。
【００２８】
このように、第２の実施の形態においても、載置台１２に載置された培養容器３に対して顕微鏡筐体移動部１５を移動させることにより、観察位置を移動させることができる。そのため、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。加えて、標本からの光束を平行光束２５とすることにより、顕微鏡筐体を固定部２０と移動部１５とに分割して、移動部１５のみを載置台１２に対して移動させることが可能となる。そのため、移動ステージ１９で移動させるべき移動物の重量が軽くなり、より高速に移動を行わせることができる。また、移動・停止の際の振動の発生を低減することができる。
【００２９】
−第３の実施の形態−
図６は本発明による顕微鏡装置の第３の実施の形態を示す図であり、生物標本を長時間観察するような場合に適した顕微鏡装置を示したものである。図６に示す装置では、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５および撮像装置７は筐体８１内に収納されている。第１の実施の形態と同様に、移動ステージ９には検出器４１が設けられ、顕微鏡筐体５には基準４０が設けられており、同様な動作を行うことができる。なおそれらの構成は第１の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００３０】
筐体８１の天井部分には密閉型の試料室８０が載置されており、それによって、筐体８１内は密閉されている。すなわち、試料室８０の底板８０１を隔壁として、底板８０１の上側に培養容器３が収納される第１の密閉室が形成され、底板８０１の下側に顕微鏡筐体５等が収納される第２の密閉室が形成される。
【００３１】
図７において底板８０１には光学ガラス等の観察用窓８０２が填め込まれており、培養容器３は観察用窓８０２上に載置される。すなわち、底板８０１は顕微鏡装置の載置台として機能するものである。なお、窓８０２を設ける代わりに培養容器３を置いて密閉保持するようにしても良い。試料室８０の天井部分は図６に示すように開閉蓋８０３となっており、開閉蓋８０３の観察用窓８０２に対向する位置には透過照明装置８３が設けられている。生物標本Ｓの入った培養容器３は、この透過照明装置８３によって照明される。透過照明装置８３の部分の密閉には、コンデンサレンズを使うこともできる。なお、底板８０１全体を透明部材で構成しても良い。
【００３２】
開閉蓋８０３はリンク機構８０４により底板８０１と連結されており、取っ手８０５を操作することで開閉蓋８０３の開閉し、生物標本Ｓの出し入れを行う。開閉蓋８０３と底板８０１の壁部との間にはシール部材（不図示）が設けられており、開閉蓋８０３を閉じるとシール部材によって試料室８０は密閉される。
【００３３】
このように、開閉蓋８０３の開閉機構により試料室８０は筐体８１とは独立に開放でき、生物標本Ｓの交換が任意にかつ簡単に行える。また、図７に示すように試料室８０の天井部分全体が開閉できるので、生物標本Ｓの交換の際に培養容器３が傾いてしまったり、培養容器３を試料室８０の壁面に衝突させてしまったりという不具合を防止することができる。
【００３４】
ところで、生物標本を長時間観察する場合には、標本の環境状態を一定に保つ必要がある。そこで、第３の実施の形態の顕微鏡装置では、培養容器３が設置される試料室８０を密閉構造とし、環境制御装置８２を設けて生物標本Ｓの環境状態（温度、湿度およびＣＯ_２濃度）を一定に保つようにした。例えば、試料室８０内は、３７℃−１００％ＲＨ、ＣＯ_２濃度５％に保たれる。また、環境制御装置８２は、生物標本Ｓの環境状態を一定に保つだけでなく、顕微鏡筐体５などが収納されている筐体８１内を恒温状態（例えば、３７℃）に保持する機能も有している。
【００３５】
環境制御装置８２と試料室８０とは配管８２５接続されており、環境制御装置８２と筐体８１とは配管８２５と独立した別の配管８２５で接続されている。８２７，８２８は、配管８２５，８２６を試料室８０および筐体８１に接続するためのジョイント部である。環境制御装置８２には、加湿器８２１、過熱器８２２、循環ポンプ８２３およびＣＯ_２調整器８２４が設けられている。循環ポンプ８２３は独立した２つのポンプＰ１，Ｐ２を有しており、ポンプＰ１は配管８２５に接続され、ポンプＰ２は配管８２６に接続されている。すなわち、配管８２５と配管８２６とは独立した循環系を構成している。
【００３６】
試料室８２に接続された配管８２５中には上述した循環ポンプ８２３のポンプＰ１に加えて、循環ポンプ８２３の下流側に、順にＣＯ_２調整器８２４、加湿器８２１が設けられている。一方、筐体８１に接続された配管８２６中には、循環ポンプ８２３のポンプＰ２の下流側に加熱器８２２が設けられている。加湿器８２１は加熱器８２２と熱的に接続されており、加熱器８２２と同一温度（例えば３７℃）に暖められている。ＣＯ_２調整器８２４は試料室８０内のＣＯ_２濃度を調整する装置であり、不図示のＣＯ_２供給部（例えば、ＣＯ_２ガスが充填されたガスボンベ）に接続されている。
【００３７】
試料室８２内の空気はポンプＰ１によりＣＯ_２調整器８２４に送り込まれ、ＣＯ_２調整器８２４によって所定のＣＯ_２濃度（例えば、５％）に調整される。そして、ＣＯ_２調整器８２４から加湿器８２１に送り込まれた空気は、加湿器８２１により加温・加湿されて３７℃−１００％ＲＨの空気とされる。３７℃−１００％ＲＨ、ＣＯ_２濃度５％に調整された空気は、配管８２５を介して試料室８０に送り込まれる。その結果、試料室８０内の空気は所定のＣＯ_２濃度を有する３７℃−１００％ＲＨに保持される。その結果、生物標本Ｓの状態を一定に保つことができ、例えば、生物標本Ｓの培地からの水分の蒸発を防止することができる。なお、図示していないが、試料室８２内の温度を監視する温度センサは、観察に支障のない限り培養容器３の近傍に配置するのが好ましい。
【００３８】
一方、筐体８１内の空気はポンプＰ２により加熱器８２２に送り込まれて、所定の温度、例えば３７℃に暖められる。そして、３７℃に暖められた空気は配管８２６を介して筐体８１内に送り込まれる。その結果、筐体８１内の空気は所定温度に保持される。その結果、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５などを一定温度に保つことができ、例えば、光学系の温度ドリフトを防止することができる。また、試料室８０と筐体８１とは同一温度に保たれるため、底板８０に設けられた観察用窓８０２に結露が生じて観察に支障をきたすことがない。
【００３９】
−第４の実施の形態−
図８は本発明による顕微鏡装置の第４の実施の形態を示す図であり、透過照明で観察を行う顕微鏡に関するものである。上述した第３の実施の形態では、試料室８０には一つの培養容器３が収納されたが、図８に示す装置では、試料室８０内に５つの培養容器３Ａ〜３Ｅが一列に並べて収納される。なお、図８の装置においても図５に示したようなコントローラ１００，モニタ１０１，指令部１０２，ステージ制御装置１０３を備えているが、図示は省略した。また、試料室８０のジョイント部８２７，８２８には配管８２５，８２６が接続され、配管８２５，８２６を介して図５に示すのと同様の環境制御装置８２（不図示）が接続されている。
【００４０】
図８では培養容器３Ａ〜３Ｅに隠れて見えないが、図６に示した試料室８０と同様に、底板８０１には５つの観察用窓が填め込まれており、その観察用窓上に培養容器３Ａ〜３Ｅが載置されている。なお、観察用窓としてガラスを設ける代わりに、その穴に培養容器を置いて窓と兼用しても良い。試料室８０の開閉蓋８０３には、各観察用窓に対向する位置に５つの透過照明装置８３Ａ〜８３Ｅが設けられている。
【００４１】
一方、筐体８１内には、図６の場合と同様に、ベース１，移動ステージ９，対物レンズ６が設けられた顕微鏡筐体５および撮像装置７（不図示）からなる顕微鏡が設けられている。なお、図８では筐体８１の内部が分かりやすいように、筐体８１の前面８１１を外した状態で示した。筐体８１の下部には、筐体８１の左右方向（ｘ軸方向）に延びるガイド９０および送りネジ９１が設けられている。９２は送りネジ９１を回転駆動するモータである。モータ９２にはパルスモータやエンコーダ付ＤＣモータ等が用いられる。ガイド９０はベース１に貫通して挿入されており、送りネジ９１はベース１に貫通して螺合している。モータ９０により送りネジ９１を正転および逆転駆動すると、ベース１はガイド９０に沿って左方向および右方向に移動する。モータ９０はステージ制御装置１０３によって制御される。
【００４２】
移動ステージ９，対物レンズ６，顕微鏡筐体５および撮像装置７の構成は、図６に示したものと全く同様の構造を有している。移動ステージ９には、移動ステージ９を原点位置に位置決めするための検出器４１が、ｘ方向移動およびｙ方向移動にそれぞれ設けられている。顕微鏡筐体５には、検出器４１に対応して基準４０が設けられている。また、筐体８１の底板部分には、ベース１を各培養容器３Ａ〜３Ｅの位置に位置決めするための検出器９３Ａ〜９３Ｅが設けられている。一方、ベース１には検出器９３Ａ〜９３Ｅに対する基準９４が設けられている。検出器９３Ａ〜９３Ｅには検出器４１と同様にフォトインタラプタ等が用いられ、基準９４には基準４０と同様に遮光板が用いられる。
【００４３】
本実施の形態では、複数の培養容器３Ａ〜３Ｅを観察する際、一つの顕微鏡をｘ方向に移動させて順に観察する。図８に示す状態では、顕微鏡のベース１は培養容器３Ｃの観察位置に位置決めされており、対物レンズ６の観察ポイントは培養容器３Ｃの中心位置に位置決めされる。そのときの位置決めは検出器９３Ｃと基準９４によって行われる。この状態から隣の培養容器３Ｂを観察する場合には、モータ９２により送りネジ９１を正転駆動し、検出器９３Ｂが基準９４を検出したならばモータ９２を停止して、ベース１を検出器９３Ｂで設定される位置に位置決めする。その結果、対物レンズ６の観察ポイントが培養容器３Ｂの中心位置に位置決めされる。その後の、培養容器３Ｂ内の観察ポイントの移動は第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
ところで、生物標本を長時間観察するような場合には、一定の時間間隔（例えば、１５分間隔）で各標本を観察するのが一般的である。例えば、所定時間間隔毎に培養容器３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの順に観察する。第４の実施の形態では、このような場合、容器間の移動はモータ９２および検出器９３Ｂ〜９３Ｅを用いた粗動移動により素早く、かつ、高精度に位置決めすることができる。さらに、所定時間間隔毎に繰り返し観察を行った場合でも、観察位置の再現性が非常に高い。
【００４５】
［第１変形例］
上述した第４の実施の形態では、複数の培養容器３Ａ〜３Ｅを一列に配設して、１台の顕微鏡で観察する場合について説明した。図９に示す第１変形例では、培養容器３Ａ〜３Ｃが円弧状に配設される場合について示した。図９は顕微鏡装置を上方から見た平面図であり、培養容器３Ａ〜３Ｃが配設される載置台を省略して示した。なお、図９に示す例では、上述したような試料室８０，筐体８１，環境制御装置８２が図示されていなが、これらについては用途に応じて設けても良いし、設けなくても良い。
【００４６】
顕微鏡筐体５２が固設されたｘｙステージ５８は回転ステージ５９上に載置されている。そのため、回転ステージ５９によって、顕微鏡筐体５２が載置されたｘｙステージ５８を軸５１を回転軸として回転することができる。顕微鏡筐体５２には対物レンズ５３および撮像装置７が設けられている。５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃは培養容器３Ａ〜３Ｃに対応して設けられた検出器であり、円弧状に配設されている。一方、顕微鏡筐体５２には基準５５が設けられている。
【００４７】
なお、基準５５および検出器５６Ａ〜５６Ｃの構成は、上述した基準４０および検出器４１〜４１Ｃの構成と同様である。第１変形例の場合も、顕微鏡筐体５２を回転して基準５５が検出器５６Ａ〜５６Ｃを横切る度に原点信号を発生する。第１変形例の場合、回転ステージ５９による回転移動で粗動移動が行われ、ｘｙステージ５８により微動移動が行われる。
【００４８】
［第２変形例］
図１０（ａ）は第２変形例を示す平面図であり、顕微鏡装置の載置台（不図示）には図１０（ｂ）に示すような培養容器７１が載置される。なお、図１０（ａ）では載置台の記載を省略した。なお、第２実施例においても試料室８０，筐体８１，環境制御装置８２が図示されていないが、これらについては用途に応じて設けても良いし、設けなくても良い。図１０（ｂ）に示すように、培養容器７１には標本を入れるためのウェル７２が格子状に複数形成されている。このウェル７２の各々に標本が入れられる。顕微鏡装置のベース６０上にはｘステージ６７が固設されており、ｘステージ６７の固定部６７Ａに対して可動部６７Ｂがｘ方向に移動する。
【００４９】
可動部６７Ｂはｙステージの固定部を兼ねており、可動部６７Ｂにはｙ方向に移動可能なｙ可動部６７Ｃが設けられている。ｙ可動部６７Ｃ上には顕微鏡筐体６１が固設されており、ｙ可動部６７Ｃは顕微鏡筐体６１をｚ方向に移動させるｚ移動機構を備えている。顕微鏡筐体６１には対物レンズ６２および撮像装置７が設けられている。
【００５０】
ｘステージ６７の固定部６７Ａには複数の検出器６８がｘ方向に並んで設けられている。検出器６８の数は培養容器７１のｘ方向に関するウェル７２の数と等しく、ウェル７２のｘ方向間隔と等しい間隔で配設されている。これらの検出器６８の基準としてｘ基準７０ｘが可動部６７Ｂに設けられている。
【００５１】
一方、可動部６７Ｂには、ｙ方向に並んだ検出器６６が複数設けられている。検出器６６の数は培養容器７１のｙ方向に関するウェル７２の数と等しく、ウェル７２のｙ方向間隔と等しい間隔で配設されている。そして、検出器６６に対応するｙ基準７０ｙがｙ可動部６７Ｃに設けられている。基準７０ｘ、７０ｙおよび検出器６８，６６の構成は上述した基準４０および検出器４１〜４１Ｃの構成と同様であり説明を省略する。
【００５２】
第２変形例の場合、検出器６８の原点信号を利用して可動部６７Ｂのｘ方向粗動移動、すなわち、ｘ方向のウェル間移動を行わせる。そして、検出器６６の原点信号を利用して可動部６７Ｃのｙ方向粗動移動、すなわち、ｙ方向のウェル間移動を行わせる。この場合も、ウェル７２内における観察位置の変更の際には、パルス信号を利用して可動部６７Ｂおよび可動部６７Ｃを微動移動させる。
【００５３】
なお、上述した第２〜４の実施の形態では、検出器としてフォトインタラプタを用いて位置決めをする場合を例に説明したが、第１の実施の形態に記載したようにクリック式位置決め機構のような機械式の位置決め装置を用いても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００５４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ベース１，１１，６０は顕微鏡本体を、対物レンズ６，１６および反射ミラー８，１８は観察光学系を、光学部材２３は結像光学系を、図８の移動ステージ９，ガイド９０，送りネジ９１およびモータ９２は駆動装置を、ステージ制御装置１０３は制御装置をそれぞれ構成する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、培養容器の下方から観察する観察光学系を移動して観察位置を変更するようにしたので、標本に環流用チューブや電位測定用パッチ等を付けた状態で、素早く観察光学系を移動して観察位置を変更しても、環流用チューブや電位測定用パッチが外れるという問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による顕微鏡装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】信号Ｉを説明する図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図４】本発明による顕微鏡装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】ミラーＭ１〜Ｍ３の配置を示す斜視図である。
【図６】本発明による顕微鏡装置の第３の実施形態を示す図である。
【図７】試料室８０の詳細を示す図である。
【図８】本発明による顕微鏡装置の第４の実施形態を示す図である。
【図９】第４の実施の形態の第１変形例を示す図である。
【図１０】第４の実施の形態の第２変形例を示す図であり、（ａ）は顕微鏡装置の平面図、（ｂ）は培養容器７１の平面図である。
【符号の説明】
１，１１，６０ベース
２，１２載置台
２ａ，１２ａ試料載置部
３，３Ａ〜３Ｅ，７１培養容器
４，８３，８３Ａ〜８３Ｅ透過照明装置
５，５２，６１顕微鏡筐体
６，１６，５３，６２対物レンズ
９，１９移動ステージ
１５顕微鏡筐体移動部
２０顕微鏡筐体固定部
４０，５５，９４基準
４１Ａ〜４１Ｃ，５６Ａ〜５６Ｃ，６６，６８，９３Ａ〜９３Ｅ検出器
５８ｘｙステージ
５９回転ステージ
６７ｘステージ
７０ｘｘ基準
７０ｙｙ基準
７２ウェル
８０試料室
８１筐体
８２環境制御装置
９０ガイド
９１送りネジ
９２モータ
１００コントローラ
１０３ステージ制御装置
８０１底板
８０２観察用窓
８０３開閉蓋

Claims

標本用容器が載置される載置台と、
前記標本用容器の標本を照明する照明装置と、
前記標本用容器の下方から標本を観察する観察光学系とを備えた顕微鏡装置において、
前記観察光学系の少なくとも一部の光学系を、前記標本の観察位置を変更すべく顕微鏡本体に対して観察光軸の垂直方向に移動する駆動装置を備え、
前記載置台および前記照明装置は前記顕微鏡本体に対して固定され、
前記載置台は、前記標本用容器を密閉する密閉室を形成し、前記密閉室には前記標本用容器を出し入れするために開閉される開閉扉が設けられ、
前記照明装置は、前記開閉扉にその一部として設けられ、前記密閉室の前記標本を照明することを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１に記載の顕微鏡装置において、
前記観察光学系は、無限遠系タイプの対物レンズおよびその対物レンズからの平行光束を観察像として結像する結像光学系を有し、
前記駆動装置は、前記対物レンズの有効視野内にある前記標本からの光の平行光束の少なくとも中心の光が前記結像光学系の入射瞳を通過するように、前記一部の光学系の移動範囲を制御することを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１または２のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、
前記駆動装置を制御する制御装置を更に備え、
前記駆動装置には、前記標本の観察位置を前記標本の中心位置とする原点位置が予め設定されており、
前記制御装置は、前記原点位置に前記観察光学系を設定するように、前記駆動装置を制御することを特徴とする顕微鏡装置。
請求項３に記載の顕微鏡装置において、
前記載置台には、複数の前記標本用容器を載置できる複数の載置部が形成され、
前記制御装置は、予め設定された前記複数の載置部に対応する複数の前記原点位置に前記観察光学系を設定するように、前記駆動装置を制御することを特徴とする顕微鏡装置。
請求項１〜４のいずれか一つに記載の顕微鏡装置において、
前記密閉室の温度および湿度を制御する環境制御部を備えたことを特徴とする顕微鏡装置。