JP4995656B2 - Microscope equipment - Google Patents
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Description
本発明は、病理組織学検査や血液学検査、遺伝子検査、細胞学検査等において使用される顕微鏡装置に関し、特に、標本を撮影して画像データを取得する機能を有する顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to a microscope apparatus used in histopathological examinations, hematology examinations, genetic examinations, cytology examinations, and the like, and more particularly, to a microscope apparatus having a function of taking a specimen and acquiring image data.
近年、病理組織学、血液学、遺伝子検査学の顕微鏡検査等においては、採取した病理組織や細胞や血液等の標本を顕微鏡に装備した撮影装置によって撮影し、その画像をコンピュータに取り込んで、ディスプレイ上で観察できる画像データを作成することが行われている。(例えば、特許文献1参照)
前記特許文献1に記載されているような顕微鏡装置において、標本を透過照明する光源として用いられているハロゲンランプのような光源は、顕微鏡視野全体の明るさにムラが生じる問題がある。そこで、特許文献2に記載されているように、多数の発光ダイオード(LED)を縦横に配列して面光源を構成し、その光で標本全体をムラなく照明する技術が提案されている。
しかしながら、このような多数の発光ダイオードからなる面光源は、標本ステージ上の標本を照明するために長時間点灯させたままでおくと、発光ダイオードの発する熱によって標本の組織が損傷を受ける問題があり、また、標本ステージが高温になり、その上面近傍の空気の温度が上昇して対流が生じるために、顕微鏡撮影時に標本の画像が揺らいで明瞭な顕微鏡画像が撮影できなくなる問題があった。 However, if such a surface light source composed of a large number of light emitting diodes is left on for a long time to illuminate the specimen on the specimen stage, there is a problem that the tissue of the specimen is damaged by the heat generated by the light emitting diodes. In addition, since the specimen stage becomes hot and the temperature of the air in the vicinity of the upper surface rises to cause convection, there is a problem that the specimen image fluctuates during photographing with a microscope and a clear microscope image cannot be taken.
そこで、本発明は、前述したような従来技術における問題を解消し、顕微鏡撮影を行う病理組織等の標本が、多数の発光ダイオードを用いた面光源の発熱によって損傷されるおそれがなく、明瞭且つ高精度な撮影画像が得られる顕微鏡装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention eliminates the problems in the prior art as described above, and the specimen such as a pathological tissue to be microscopically photographed is not likely to be damaged by the heat generated by the surface light source using a large number of light emitting diodes. An object of the present invention is to provide a microscope apparatus capable of obtaining a highly accurate photographed image.
前記目的を達成するために提供される、本発明の顕微鏡装置は、標本ステージ上方から光学レンズ系を通して、前記標本ステージ上面に保持された標本の画像を撮影する撮影ユニットと、前記標本ステージに付設され、当該標本ステージ上に上面を露出させた拡散板とその下面に対向して縦横に配列された多数の発光ダイオードとを有し、これらの発光ダイオードの光を前記拡散板で拡散させて標本全体を下方から略一様に透過照明する面光源ユニットと、前記撮影ユニットに露光開始コマンドを発行して露光を開始させ、予め設定された露光時間経過後、当該撮影ユニットに露光終了コマンドを発行して露光を終了させる制御ユニットと、前記撮影ユニットから露光開始時に出力される露光開始トリガー信号を受けて、前記面光源ユニットの発光ダイオードを一斉に点灯させるとともに、当該撮影ユニットから露光終了時に出力される露光終了トリガー信号を受けて当該面光源ユニットの発光ダイオードを一斉に消灯させる電源ユニットとを備えたものである。 The microscope apparatus of the present invention provided to achieve the above object includes an imaging unit for taking an image of a specimen held on the upper surface of the specimen stage from above the specimen stage through an optical lens system, and an attachment to the specimen stage. A diffusion plate having an upper surface exposed on the sample stage and a plurality of light emitting diodes arranged vertically and horizontally so as to face the lower surface, and the light from these light emitting diodes is diffused by the diffusion plate. A surface light source unit that illuminates the entire surface substantially uniformly from below, and an exposure start command is issued to the photographing unit to start exposure. After a preset exposure time, an exposure end command is issued to the photographing unit. a control unit to terminate the exposure and, in response to the exposure start trigger signal output from the imaging unit at the time of exposure start, the surface light source unit With lighting the light emitting diodes simultaneously, in which a power supply unit turns off by receiving an exposure end trigger signal output from the imaging unit at the end of exposure all at once a light emitting diode of the surface light source unit.
前記顕微鏡装置は、標本ステージ上面に保持されたスライドガラス上の蛍光染料で染色された標本を上方から照明し、前記標本の染色部分から蛍光を発光させるための紫外光を発光する落射光源ユニットと、前記落射光源ユニットから標本に向けて照射される紫外光を、撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて当該撮影ユニットの撮影時間以下の時間だけ前記標本に照射されるように遮断・透過制御するシャッタ機構とを備えていることが望ましい。 The microscope apparatus includes an epi-illumination light source unit that illuminates a specimen stained with a fluorescent dye on a slide glass held on the upper surface of the specimen stage from above, and emits ultraviolet light for emitting fluorescence from the stained portion of the specimen; A shutter mechanism for blocking / transmitting control so that ultraviolet light irradiated toward the specimen from the incident light source unit is irradiated to the specimen for a time equal to or shorter than the photographing time of the photographing unit in accordance with the photographing timing of the photographing unit It is desirable to have.
また、前記顕微鏡装置は、標本ステージ上面に保持された、蛍光染料で染色された標本を上方から照明し、前記標本の染色部分から蛍光を発光させるための発光ダイオードを光源とする落射光源ユニットと、前記落射光源ユニットの発光ダイオードを発光させるための電源ユニットと、
撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて、当該撮影ユニットの撮影に必要な時間だけ前記落射光源ユニットの発光ダイオードを発光させるように、前記電源ユニットを制御する制御ユニットとを備えていることも望ましい。
In addition, the microscope apparatus illuminates a specimen stained with a fluorescent dye held on the upper surface of the specimen stage from above, and an epi-illumination light source unit having a light emitting diode as a light source for emitting fluorescence from the stained portion of the specimen; A power supply unit for causing the light emitting diode of the incident light source unit to emit light;
It is also desirable to include a control unit that controls the power supply unit so that the light emitting diode of the epi-illumination light source unit emits light for the time required for photographing by the photographing unit in accordance with the photographing timing of the photographing unit.
なお、前記発光ダイオードを光源とする落射光源ユニットに用いる電源ユニットや制御ユニットは、標本ステージに設けられた面光源ユニットに用いる電源ユニットや制御ユニットと共通のものを用い、これらの光源ユニット間で切り換えて使用するようにしてもよいし、また、これらの光源ユニットと毎にそれぞれ独立したものを用いてもよい。 The power supply unit and control unit used for the epi-illumination light source unit using the light-emitting diode as a light source are the same as those used for the surface light source unit provided on the specimen stage, and between these light source units, The light source units may be switched for use, or may be used independently for each of these light source units.
請求項1記載の発明によれば、標本ステージ上に上面を露出させた拡散板とその下面に対向して縦横に配列された多数の発光ダイオードとを有する面光源ユニットを当該標本ステージに付設しているため、これらの発光ダイオードの光は拡散板によって拡散されて、標本全体を下方から略一様に透過照明することができるとともに、制御ユニットが撮影ユニットに露光開始コマンドを発行することにより撮影ユニットの露光が開始され、電源ユニットは、撮影ユニットが露光開始時に出力する露光開始トリガー信号を受けて光源ユニットの発光ダイオードを一斉に点灯させ、予め設定された露光時間経過後、制御ユニットが撮影ユニットに露光終了コマンドを発行することにより撮影ユニットの露光が終了され、電源ユニットは、撮影ユニットの露光終了時に出力される露光終了トリガー信号を受けて光源ユニットの発光ダイオードを一斉に消灯させるようにしているため、発光ダイオードを標本の撮影に必要な時間だけ発光させることができ、発光に伴う発熱を最小限に抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, a surface light source unit having a diffuser plate whose upper surface is exposed on the sample stage and a large number of light emitting diodes arranged vertically and horizontally facing the lower surface is attached to the sample stage. Therefore, the light from these light-emitting diodes is diffused by the diffusion plate, and the entire specimen can be transmitted and illuminated substantially uniformly from below, and the control unit issues an exposure start command to the imaging unit. The exposure of the unit is started, and the power supply unit receives the exposure start trigger signal that is output when the exposure unit starts the exposure, turns on the light emitting diodes of the light source unit all at once, and the control unit takes an image after the preset exposure time has elapsed. By issuing an exposure end command to the unit, the exposure of the photographing unit is terminated, and the power supply unit For so that turn off all at once a light emitting diode of the light source unit receives the exposure completion trigger signal output at the end of exposure, it is possible to emit light for the time required to light emitting diode imaging of the specimen, caused by the emission Heat generation can be minimized .
その結果、標本の顕微鏡映像を撮影する際に、発光ダイオードの発熱によって標本が損傷したり、標本ステージが高温になって引き起こされる対流で、顕微鏡画像が揺らいだりするおそれがなく、明瞭且つ高精度な顕微鏡画像を得ることができる。 As a result, when taking a microscopic image of the specimen, there is no risk that the specimen will be damaged by the heat generated from the light emitting diodes , or that the microscope image will be shaken by convection caused by the high temperature of the specimen stage. A microscopic image can be obtained.
また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、標本ステージ上面に保持された、蛍光染料で染色された標本を上方から照明し、前記標本の染色部分から蛍光を発光させるための紫外光を発光する落射光源ユニットと、撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて、当該撮像ユニットの撮影に必要な時間だけ前記紫外光が前記標本に照射されるように、当該紫外光を遮断・透過制御するシャッタ機構とを備えているため、蛍光染料により染色された標本の蛍光顕微鏡画像の撮影も可能となる。
Further, according to the invention described in
また、落射光源ユニットを用いて蛍光顕微鏡画像を撮影する際に、標本はシャッタ機構が開放されている僅かな時間しか紫外光に晒されないため、前記標本やこれを染色している蛍光染料の紫外光による化学変化を可及的に少なくすることができ、明瞭且つ高精度な蛍光顕微鏡画像を得ることができる。 In addition, when taking a fluorescent microscope image using the epi-illumination light source unit, the specimen is exposed to ultraviolet light only for a short time when the shutter mechanism is open, so the specimen and the ultraviolet dye of the fluorescent dye that stains the specimen are exposed. A chemical change due to light can be reduced as much as possible, and a clear and highly accurate fluorescence microscope image can be obtained.
また、請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、請求項2記載の発明と同様に、蛍光染料により染色された標本の蛍光顕微鏡画像の撮影も可能となる。そして、蛍光顕微鏡画像を撮影する際は、撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて、当該撮影ユニットの撮影に必要な時間だけ落射光源ユニットの発光ダイオードを発光させるようにしているため、シャッタ機構が不要であるとともに、落射光源ユニットの発光ダイオードを電源制御することにより、減光フィルタを使用することなく光量調節を行うことも可能となるため、顕微鏡装置の構造を簡略化することができる。
Further, according to the invention described in
図1は、本発明の1実施形態としての顕微鏡装置の要部構造を示す概略図であって、同図に示す顕微鏡装置1は、図示していない基枠に取り付けられたリニアガイド機構によって水平面内で互いに直交するX、Y方向、及び、垂直なZ方向にそれぞれ直線移動自在に案内支持される標本ステージ2を有している。
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a main part of a microscope apparatus as an embodiment of the present invention. The
前記標本ステージ2は、独立して回転制御されるサーボモータにより、送りネジ機構を介して、前記X、Y、Z方向のそれぞれの方向に移動・位置決めされるように構成されている。標本ステージ2は、その上面に顕微鏡撮影を行う標本SのスライドガラスPを、4つのクランプ部材3で着脱自在に保持できるように構成されている。
The
この標本ステージ2の内部には、図2に示す面光源ユニット4が組み込まれている。前記面光源ユニット4は、上面が開放された箱状のケース5の底部に配置されたLED基板6の上に、多数の発光ダイオード7が縦横に配列されている。
A surface
ケース5の内壁には、その全周にわたってアルミニウムの薄板からなる反射板8が装着されており、また、ケース5の上端開口部はガラス製の拡散板9で蓋をされるようになっている。この拡散板9の上面は、面光源ユニット4が標本ステージ2内部に組み込まれた状態で、スライドガラスPの下面を載せる位置で標本ステージ2の上面に露出している。
A
面光源ユニット4に内蔵されている各発光ダイオード7は、給電ケーブル10により給電されると一斉に発光し、その光は拡散板9を透過する際に拡散されて、標本ステージ2上にセットされた標本Sを下方から均一に照明するようになっている。
The
また、図1に示すように、顕微鏡装置1は、基枠に対して定位置で回転可能に設けられた電動レボルバ11を有している。この電動レボルバ11には、複数種類の異なる倍率を有する対物レンズ12、12A、12Bが取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
これらの対物レンズ12は、電動レボルバ11を図示しない駆動源により回転させることで、交換して使用できるようになっている。使用位置にある対物レンズ12の上方には、その光軸と一致させて中間レンズ13と、プリズム14が配置されている。
These
使用位置にある対物レンズ12に下方から入射した光は、中間レンズ13を通過して偏向プリズム14に入射し、前記プリズム14で入射光が全反射して向きを変えられ、撮影ユニットとしてのミクロカメラ15に入射するようになっている。また、顕微鏡装置1には、標本ステージ2全体の様子を上方からモニターするためのマクロカメラ16が設けられている。
Light incident on the
図3は、顕微鏡装置1の給電制御系統を示す図であって、顕微鏡装置1は、制御ユニットとしての役割を有するパーソナルコンピュータ(以下、PCと略称する)17によって制御される電源ユニット18を有している。
FIG. 3 is a diagram showing a power supply control system of the
PC17は、USB(Universal Serial Bus)ケーブル19、20、21をそれぞれ介して電源ユニット18、ミクロカメラ15、マクロカメラ16とそれぞれ連結されている。また、電源ユニット18は、ミクロカメラ15とトリガ信号用ケーブル22によって連結されているとともに、面光源ユニット4と給電ケーブル10で接続されている。
The
なお、本実施形態においては、制御ユニットとしてPC17を用いているが、制御ユニットはこれに限定するものではなく、専用の制御回路基板で製作して顕微鏡装置1の基枠内に実装してもよい。
In this embodiment, the
以下、図面に基づいて、前述した顕微鏡装置1を用いた標本撮影の手順について説明する。
図4に示すように、標本撮影は、大きく分けて、初期起動時処理(ステップS1)、標本セット処理(ステップS2)、ミクロ撮影処理(ステップS3)の3つの処理ステップからなる。
Hereinafter, based on the drawings, a procedure for photographing a specimen using the above-described
As shown in FIG. 4, the specimen imaging is roughly divided into three processing steps: initial startup processing (step S1), specimen setting processing (step S2), and micro imaging processing (step S3).
先ず、初期起動時処理(ステップS1)の内容について図5に示すフロー図に従って詳細に説明する。同図において、顕微鏡装置1が起動されると、図1に示す標本ステージ2は、予め決められた原点ポジションへXY平面内で移動し、前記原点ポジションで停止するように制御される(ステップS11)。
First, the contents of the initial startup process (step S1) will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. In the figure, when the
次いで、電動レボルバ11の初期化が行われる。すなわち、複数の対物レンズ12のうち予め決められたものが使用位置にくるように電動レボルバ11が回転駆動される(ステップS12)。なお、初めから前記決められた対物レンズ12が使用位置にあるときは、電動レボルバ11の初期化のステップは行われない。また、前記ステップS11とステップS12は、同時の行われるようにしてもよいし、順序が逆になってもよい。
Next, the
次いで、標本ステージ2は、標本セット位置へ移動し、前記標本セット位置で停止するように制御される(ステップS13)。標本ステージ2が標本セット位置へ移動した後、標本ステージ2に付設された面光源ユニット4に電源ユニット18から給電ケーブル10を介して給電され、面光源ユニット4内の発光ダイオード7が一斉に連続点灯する(ステップ14)。
Next, the
ここで、電源ユニット18から面光源ユニット4に給電するための制御は、PC17から電源ユニット18へ、USBケーブル19Bを介して送出されるLED照明点灯コマンドにより行われる。
Here, control for supplying power from the
次いで、ミクロカメラ15とマクロカメラ16の初期化が行われる(ステップS15)。ここで、初期化とは、ミクロカメラ15及びマクロカメラ16とUSBケーブル20、21でつながれているPC17の通信ポートを開き、これらのカメラの型番や画素数等のカメラ情報をPC17が取得するプロセスを意味する。
Next, the
ミクロカメラ15とマクロカメラ16の初期化が完了すると、マクロカメラ16による標本ステージ2周辺の撮影が開始され(ステップ16)、その画像データはPC17に送られて、マクロカメラ16が撮影したリアルタイム画像が、PC17に付属する図示しないモニタの画面に表示される(ステップS17)。
When the initialization of the
以上で顕微鏡装置1の初期起動時処理が終了し、次いで図4における標本セット処理(ステップS2)に移行する。次に、標本セット処理(ステップS2)のさらに詳細な内容について、図6に示すフロー図に従って説明する。
Thus, the initial startup process of the
同図において、標本セット(ステップS21)は、標本セット位置に停止している、図1に示す標本ステージ2上に標本Sを載せたスライドガラスPをセットし、4つのクランプ部材3でスライドガラスPの4隅を上から標本ステージ2の上面に押さえつけて固定する。
In the figure, the specimen set (step S21) is set at the specimen setting position, the slide glass P on which the specimen S is placed on the
この際、スライドガラスPは、標本ステージ2の上面に露出している拡散板9(図2参照)の直上に重ねて位置させる。なお、この標本セット作業は手作業で行う。標本セット作業が完了したら、ミクロカメラ15の種々の撮影条件の設定を行う(ステップS22)。ここで、撮影条件の設定内容としては、標本ステージ2上の標本Sをコマ撮り撮影する時の送り速度や撮影画像の倍率等が含まれる。
At this time, the slide glass P is positioned so as to overlap directly on the diffusion plate 9 (see FIG. 2) exposed on the upper surface of the
次に、マクロカメラ画像を取得して、マクロカメラ16のホワイトバランスと露光時間の調整を自動もしくは手動で行ない(ステップS23)、さらに、追加撮影条件の設定を行う(ステップS24)。
ここで、追加撮影条件としては、標本ステージ2にセットされている標本S上の撮影エリア等が含まれる。
Next, a macro camera image is acquired, white balance and exposure time of the
Here, the additional imaging conditions include an imaging area on the specimen S set on the
次いで、PC17からUSBケーブル19を介して電源ユニット18へLED照明消灯の指令信号が発せられることで、電源ユニット18から給電ケーブル10を介した面光源ユニット4への通電が遮断され、今まで連続点灯していた面光源ユニット4内の全ての発光ダイオード7(図2参照)は一斉に消灯される(ステップS25)。
Next, a command signal for turning off the LED illumination is issued from the
次に、標本ステージ2は、電動レボルバ11下方の標本撮影位置(図1で実線で描かれている標本ステージ2の位置)に移動し(ステップS26)、次いで、電動レボルバ11が前述したステップS22において設定した倍率に対応するように、電動レボルバ11の回転位置が切り換えられて対物レンズ12のレンズ交換が行われる(ステップS27)。
Next, the
以上で、顕微鏡装置1の標本セット処理が終了し、次いで図4におけるミクロ撮影処理処理(ステップS3)に移行する。次に、ミクロ撮影処理(ステップS3)のさらに詳細な内容について、図7に示すフロー図に基づいて以下に説明する。
Thus, the specimen setting process of the
図7において、ミクロ撮影処理が開始されると、先ず標本ステージ2上の標本Sの撮影範囲の第1視野目を撮影するためのミクロカメラ15の焦点調整が行われる(ステップS31)。前記焦点調整は、標本ステージ2をZ軸方向(垂直方向)に所定間隔で上下移動させながら、標本Sの撮影部分のレベルを変化させつつミクロカメラ15で複数枚の画像を撮影し、その画像データを順次USBケーブル21を介してPC17に取り込み、その画像の明暗の変化を高速フーリエ変換して、高周波成分が最も多く含まれている画像、すなわち、輪郭がはっきりしている画像をフォーカスが合った画像としてPC17のメモリに記憶させる。
In FIG. 7, when the micro photographing process is started, first, focus adjustment of the
ここで、標本ステージ2の上下位置を調整するために行うミクロカメラ15による撮影は、後述するミクロカメラ撮影の手順で行われるもので、面光源ユニット4の発光ダイオード7群を短時間だけ一斉に発光させて標本ステージ2上の標本Sを露光させ、標本Sの透過光を対物レンズ12、中間レンズ13、プリズム14を経てミクロカメラ15で受光して行うようにしている。
Here, the imaging by the
前述したミクロカメラ15の焦点調整が完了すると、前記標本Sの撮影範囲の第1視野目の正規のミクロカメラ撮影を行う(ステップS32)。図8は、ミクロカメラ撮影の詳細を示すフロー図であって、標本Sのミクロ撮影においては、先ずPC17側からUSBケーブル20を通じてミクロカメラ15に露光開始コマンドを発行する(ステップS321)。
When the above-described focus adjustment of the
前記露光開始コマンドをPC17から受け取ったミクロカメラ15は、トリガ信号用ケーブル22を介して電源ユニット18に露光開始の外部トリガー信号を出力する(ステップS322)。その結果、電源ユニット18は、給電ケーブル10を通して面光源ユニット4に給電して、その内部の発光ダイオード7を一斉に点灯させる。
The
これらの発光ダイオード7から出た光は、拡散板9を通過する際に明るさの均一な散乱光となってステージ上の標本Sを透過し、さらに、対物レンズ12、中間レンズ13、プリズム14を通過してミクロカメラ15を露光させる。PC17は、予め設定されている露光時間が経過すると、ミクロカメラ15に向けて露光終了コマンドを発行する(ステップS324)。
The light emitted from the
ミクロカメラ15は前記露光終了コマンドを受け取ることにより、電源ユニット18に向けて露光終了トリガ信号を出力する(ステップS325)。そうすると、露光終了トリガ信号を受けた電源ユニット18は、面光源ユニット4への給電を遮断し、その結果、各発光ダイオード7は一斉に消灯してミクロカメラ15の露光が終了する(ステップS326)。
Upon receipt of the exposure end command, the
以上のプロセスでミクロカメラ15により撮影され、PC17に取り込まれた標本S上の第1視野目の撮影部分の画像データは、フォーカス位置が正しいか否かをPC17によって判別される(図7のステップ33)。なお、第1視野目の撮影部分においては、先のステップ31において、すでに焦点調整がなされているため、その画像データはPC17に付設されたハードディスク等の記憶装置にデータ保存される(ステップS34)。
Whether the focus position is correct or not is determined by the
次にPC17は、予め設定されている標本S上の撮影エリア内の全ての部分の撮影が終了しているか否かを判別し、まだ終了していない部分があるときは(ステップS35でNOの場合)、標本ステージ2を前記第1視野部分に隣接する視野部分に移動させる(ステップS36)。
Next, the
標本ステージ2が前記隣接する視野部分に移動して停止した後、この新たな視野部分についてミクロカメラ撮影(ステップS32)を行い、そこで撮影したフォーカス位置が正しければ撮影画像データを保存する。
After the
標本Sの厚みが均一でない場合、撮影部分を移動すると、当初焦点調整を行ったフォーカス位置がずれる場合が生じる。その場合には、再びステップS31に処理を戻して標本ステージ2の上下位置を焦点が合うように再調整する。
When the thickness of the sample S is not uniform, the focus position where the initial focus adjustment is performed may be shifted when the photographing part is moved. In that case, the process returns to step S31 again, and the vertical position of the
このようにして、撮影エリア内の撮影が全て終了するまで同様な手順を繰り返し、撮影が全て終了したら(ステップS35でYESの場合)、PC17は標本ステージ2を標本セット位置へ移動させて(ステップS37)、ミクロ撮影処理を終了する。
In this way, the same procedure is repeated until all the imaging in the imaging area is completed. When all the imaging is completed (YES in step S35), the
次に、図9は、本発明の別の実施形態における顕微鏡装置の要部構造を示す概略図であって、同図において、前述した図1に示す顕微鏡装置1と共通に使用されている部品については、図1中に付した番号と同一の番号を用いている。
Next, FIG. 9 is a schematic diagram showing a main part structure of a microscope apparatus according to another embodiment of the present invention, in which parts used in common with the
図9に示す顕微鏡装置1Aは、前述した顕微鏡装置1の機能に、蛍光染料で染色した標本に紫外光を当てて発する蛍光で標本撮影を行う、蛍光顕微鏡としての機能を付加したものであって、図1に示す顕微鏡装置1に、落射光源ユニット23、電動フィルタレボルバ24、電動シャッタ25、プリズム26、蛍光キューブ27、27A、27B、及び、これらの蛍光キューブ27、27A、27Bが搭載されている電動レボルバ28が付加されている。
The microscope apparatus 1A shown in FIG. 9 has the function of the
落射光源ユニット23には、紫外光を発生させるための落射光源として水銀ランプが内蔵されている。また、電動フィルタレボルバ24は、標本ステージ2上の標本Sに当てる落射照明の強度を撮影する標本の種類や使用する蛍光染料の特性に応じて選択できるように、透過率の異なる複数の減光フィルタを有していて、図示しないモータによって回転させて減光フィルタの選択を行う構造になっている。
The incident
また、電動シャッタ25は、落射光源ユニット23から発せられる光を必要な露光時間だけ標本Sに当てるためのシャッタ機構であり、図示しない駆動手段によって透過位置(開位置)25Aと遮蔽位置(閉位置)25Bの間でスライドして開閉動作が行われるようになっている。
The
落射光源ユニット23から発せられた紫外光(図9に実線で示す光)は、電動フィルタレボルバ24、電動シャッタ25を順次通過し、プリズム26で水平に向きを変えられて電動レボルバ28上に搭載された一つの蛍光キューブ27へ入射する。
Ultraviolet light (light indicated by a solid line in FIG. 9) emitted from the incident
なお、図示していないが、蛍光キューブ27の内部では、落射光源23からの入射光は励起フィルタを通過してダイクロイックミラーで下方へ偏向され、さらに、対物レンズ12を通過して標本ステージ2上にセットされた標本Sを照明する。
Although not shown, incident light from the epi-
標本Sが落射光源23からの紫外光を受けると、標本Sを染色している蛍光染料が蛍光を発する。この光(図9で点線で示す光)は、対物レンズ12を通って前記蛍光キューブ27へ入射し、そこに内蔵されている前記ダイクロイックミラーを透過し、さらにこの蛍光キューブ27内に設けられた吸収フィルタを通って蛍光キューブ27から上方へ抜け、さらにプリズム14で水平向きに偏向されてミクロカメラ15へ入射するようになっている。
When the specimen S receives ultraviolet light from the incident
この際、標本S表面での反射光等の蛍光染料が発する特定の波長の蛍光以外の光は吸収フィルタを通過する際に吸収されて、ミクロカメラ15には標本Sから発せられた特定波長の蛍光のみが入射する。
At this time, light other than fluorescence having a specific wavelength emitted by the fluorescent dye such as reflected light on the surface of the sample S is absorbed when passing through the absorption filter, and the
なお、3つの蛍光キューブ27、27A、28Bは、それぞれ異なった波長の蛍光を通過する吸収フィルタを内蔵しており、これら3種類の蛍光キューブ27、27A、27Bの中から標本Sの染色に用いられる蛍光染料に適合する特性のものを電動レボルバ28を回転させて選択可能になっている。なお、これらの蛍光キューブ27、27A、27Bは、電動レボルバ28に開けられている取付孔28A上に着脱可能に取り付けられている。
Each of the three
次に、前述した顕微鏡装置1Aによる蛍光顕微鏡撮影の手順について以下に説明する。
全体の撮影手順は、前述した顕微鏡装置1における、透過照明による標本撮影の手順と同様に、図4に示す初期起動時処理(ステップS1)、標本セット処理(ステップS2)、ミクロ撮影処理(ステップS3)と同様な3つの処理ステップからなる。
Next, the procedure of fluorescent microscope photographing using the above-described microscope apparatus 1A will be described below.
The overall imaging procedure is the same as the procedure for specimen imaging by transmitted illumination in the
ただし、本実施形態の顕微鏡装置1Aにおいては、水銀ランプによる落射照明を使用するために、初期起動時処理において、前述した図5のフロー中、マクロカメラ16の画像をモニタ画面にリアルタイム表示(ステップS17)を行った後、落射照明ユニット23の水銀ランプを点灯させる。なお、ミクロカメラ15による標本撮影は、ここで水銀ランプを点灯させた後、10分間程度経って点灯状態が安定してから開始する。
However, in the microscope apparatus 1A of the present embodiment, in order to use the epi-illumination by the mercury lamp, the image of the
また、標本セット処理の内容については、前述した図6の手順にしたがって顕微鏡装置1の場合と同様にして行われるが、本実施形態においては、対物レンズ12のレンズ交換(ステップS27)が行われた後、必要に応じて電動フィルタレボルバ24や電動レボルバ28を回転して、標本ステージ2上の標本Sに当てる落射照明の強度や使用する蛍光キューブ27、27A、27Bの選択を行う。
Further, the contents of the sample setting process are performed in the same manner as in the case of the
次に、図10は、本実施形態の顕微鏡装置1Aによるミクロ撮影処理の詳細を示すものであって、同図中のステップS’31〜ステップS’35については、前述した図7とステップS31〜ステップS35と同様な手順で行われる。 Next, FIG. 10 shows the details of the micro photographing process by the microscope apparatus 1A of the present embodiment. Steps S′31 to S′35 in FIG. The same procedure as in step S35 is performed.
図10においては、撮影エリア内の撮影が全て終了していない場合(ステップS’35のNOルート)の場合、標本ステージ2を次の撮影位置に移動する(ステップS’38)直前に、必要に応じて電動レボルバ28を回転させて蛍光キューブ27、27A、27Bの交換を行う(ステップS’36のYESルート→ステップS’37)。なお、ステップS’35で撮影エリア全ての撮影が終わっている場合には、ステップS’39で標本ステージ2を標本セット位置に移動して作業を終了する。
In FIG. 10, in the case where all the imaging in the imaging area has not been completed (NO route of step S′35), it is necessary immediately before moving the
図11は、図10中のステップS’32のミクロカメラ撮影の詳細を示すフロー図であって、標本Sのミクロ撮影においては、先ずPC17側からUSBケーブル20を通じてミクロカメラ15に画像取り込みコマンドを発行する(ステップS’321)。
FIG. 11 is a flowchart showing details of the micro camera photographing in step S′32 in FIG. 10. In micro photographing of the specimen S, first, an image capture command is sent from the
前記画像取り込みコマンドを受け取ったミクロカメラ15は、露光開始トリガー信号をUSBケーブル20を介してPC17に出力する(ステップS’322)。これを受けたPC17は、電動シャッタ開コマンドを電動シャッタ25に対して発行し(ステップS’323)、電動シャッタ25は開放されて、露光が開始される(ステップS’324)。
The
所定の露光時間が経過するとミクロカメラ15は、PC17に対して露光終了トリガー信号を出力する(S’325)。そうすると、PC17は、電動シャッタ遮蔽閉コマンドを電動シャッタ25に対して発行し(S’326)、電動シャッタ25は閉じられて露光は終了する(ステップS’327)。
When the predetermined exposure time has elapsed, the
なお、以上に説明した顕微鏡装置1Aは、落射光源ユニット23によらずに、図1の顕微鏡装置1と同様に、標本ステージ2に内蔵された面光源ユニット4を使用した透過照明による顕微鏡撮影も可能である。
Note that the microscope apparatus 1A described above is not limited to the epi-illumination
なお、顕微鏡装置1Aの落射光源ユニット23は、落射光源として水銀ランプを内蔵しているが、これに代えて、標本Sを染色している蛍光染料が蛍光を発する波長で発光する1個〜複数個の発光ダイオードを内蔵したものを用いてもよい。
The epi-illumination
この場合、落射光源としての発光ダイオードは、電源ユニット18から通電されて発光するようにし、前述した面光源ユニット4と同様に、ミクロカメラ15(撮影ユニット)の撮影タイミングに合わせて、当該撮影ユニットの撮影に必要な時間だけ発光させるように、PC17(制御ユニット)が電源ユニット18を制御するようにすればよく、前述した電動シャッタ25のようなシャッタ機構は不要となる。
In this case, the light emitting diode as the epi-illumination light source is made to emit light when energized from the
また、発光ダイオードを光源とする落射光源ユニットを用いた場合には、発光ダイオードを電源制御することで直接光量調整が可能となるため、減光フィルタも不要とすることができる。また、水銀ランプのように、点灯状態が安定するまで待たずにミクロカメラ15による標本撮影を行うことができる。
In addition, when an epi-illumination light source unit using a light-emitting diode as a light source is used, the light amount can be directly adjusted by controlling the power of the light-emitting diode, so that a neutral density filter can be eliminated. Further, unlike the mercury lamp, the specimen can be photographed by the
なお、前記発光ダイオードを光源とする落射光源ユニットに給電する電源ユニット、ならびに、当該電源ユニットを制御する制御ユニットは、面光源ユニット4に用いるものとは独立して設けてもよい。
Note that a power supply unit that supplies power to an epi-illumination light source unit that uses the light emitting diode as a light source and a control unit that controls the power supply unit may be provided independently of those used for the surface
本発明の顕微鏡装置は、病理組織学検査や血液学検査、細胞学検査、分子生物学検査、生物学の標本分析等において広く利用することができる。 The microscope apparatus of the present invention can be widely used in histopathological examination, hematology examination, cytology examination, molecular biology examination, biological specimen analysis and the like.
1、1A 顕微鏡装置
2 標本ステージ
3 クランプ部材
4 面光源ユニット
5 ケース
6 LED基板
7 発光ダイオード(LED)
8 反射板
9 拡散板
10 給電ケーブル
11 電動レボルバ(対物レンズ用)
12、12A、12B 対物レンズ
13 中間レンズ
14 プリズム
15 ミクロカメラ
16 マクロカメラ
17 PC(パーソナルコンピュータ)
18 電源ユニット
19、20、21 USBケーブル
22 トリガ信号用ケーブル
23 落射光源ユニット
24 電動フィルタレボルバ
25 電動シャッタ
25A 透過位置
25B 遮蔽位置
26 プリズム
27、27A、27B 蛍光キューブ
28 電動レボルバ
DESCRIPTION OF
8 Reflecting plate 9
12, 12A, 12B
18
Claims (3)
前記標本ステージに付設され、当該標本ステージ上に上面を露出させた拡散板とその下面に対向して縦横に配列された多数の発光ダイオードとを有し、これらの発光ダイオードの光を前記拡散板で拡散させて標本全体を下方から略一様に透過照明する面光源ユニットと、
前記撮影ユニットに露光開始コマンドを発行して露光を開始させ、予め設定された露光時間経過後、当該撮影ユニットに露光終了コマンドを発行して露光を終了させる制御ユニットと、
前記撮影ユニットから露光開始時に出力される露光開始トリガー信号を受けて、前記面光源ユニットの発光ダイオードを一斉に点灯させるとともに、当該撮影ユニットから露光終了時に出力される露光終了トリガー信号を受けて当該面光源ユニットの発光ダイオードを一斉に消灯させる電源ユニットとを備えたことを特徴とする顕微鏡装置。 A photographing unit for photographing an image of the specimen held on the top surface of the specimen stage through an optical lens system from above the specimen stage;
A diffusion plate attached to the sample stage, the upper surface of which is exposed on the sample stage; and a plurality of light emitting diodes arranged vertically and horizontally opposite the lower surface; and the light from these light emitting diodes is transmitted to the diffusion plate A surface light source unit that diffuses the light and illuminates the entire specimen substantially uniformly from below ,
A control unit that issues an exposure start command to the photographing unit to start exposure, and after an exposure time that has been set in advance, issues an exposure end command to the photographing unit to end the exposure ;
Upon receiving an exposure start trigger signal output at the start of exposure from the photographing unit, the light emitting diodes of the surface light source units are turned on all at once, and upon receipt of an exposure end trigger signal output at the end of exposure from the photographing unit, A microscope apparatus comprising: a power supply unit that simultaneously turns off the light emitting diodes of the surface light source unit .
撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて、当該撮像ユニットの撮影に必要な時間だけ前記紫外光が前記標本に照射されるように、当該紫外光を遮断・透過制御するシャッタ機構とを備えたことを特徴とする請求項1記載の顕微鏡装置。 An epi-illumination light source unit that emits ultraviolet light for illuminating a specimen stained with a fluorescent dye from above, and emitting fluorescence from the stained part of the specimen, held on the upper surface of the specimen stage;
A shutter mechanism for blocking / transmitting the ultraviolet light so that the sample is irradiated with the ultraviolet light for a time required for photographing by the imaging unit in accordance with the photographing timing of the photographing unit. The microscope apparatus according to claim 1.
前記落射光源ユニットの発光ダイオードを発光させるための電源ユニットと、
撮影ユニットの撮影タイミングに合わせて、当該撮影ユニットの撮影に必要な時間だけ前記落射光源ユニットの発光ダイオードを発光させるように、前記電源ユニットを制御する制御ユニットとを備えたことを特徴とする請求項1記載の顕微鏡装置。 An epi-illumination light source unit that illuminates a specimen stained with a fluorescent dye from above and that emits fluorescence from a stained portion of the specimen, and is used as a light source.
A power supply unit for emitting light from a light emitting diode of the incident light source unit;
And a control unit that controls the power supply unit so that the light emitting diode of the epi-illumination light source unit emits light for a time required for photographing by the photographing unit in accordance with photographing timing of the photographing unit. Item 2. The microscope apparatus according to Item 1.
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