JP4996977B2 - スタビライザおよび生体観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、スタビライザおよびこれを備えた生体観察装置に関するものである。

近年、生物学の研究においては、光学装置を用いて蛍光プローブによるイオン濃度、膜電位などの可視化が行われるようになっており、例えば、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を観察するいわゆるin-vivo観察が行われるようになっている。In-vivo観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きをもつので観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。

このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、動的な挙動を示す試料を拘束する手段を備えた観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この観察装置は、対物レンズを有する顕微鏡観察装置と試料に密着させられるスタビライザとを備え、該スタビライザにより試料を押圧して試料の動的挙動を抑制するようになっている。

特開２００５−３３８６３１号公報

このようなスタビライザを備えた観察装置において、観察範囲における試料の動的挙動を直接的に抑制するためには、観察範囲に配置され、試料に密着させられるスタビライザの先端部にカバーガラスを設けることが望ましい。

しかしながら、一旦観察対象となる臓器等にスタビライザを接触させると、カバーガラスに血液や粘液等の汚れが付着してしまうので、続けて他の臓器等を観察する場合には、鮮明な画像が得られないという不都合がある。また、この場合において、鮮明な画像を得るためには、観察装置からスタビライザ全体を取り外して、カバーガラスを洗浄しなければならず、作業が煩雑になるという不都合もある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、in-vivo観察に代表されるような、動的な挙動を示す生体の観察において、観察途中で観察対象を換えても、試料の鮮明な画像を簡易に得ることのできる生体観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光学装置による観察時に試料に密着させられることにより、試料の動きを拘束するスタビライザであって、前記光学装置の観察範囲内において前記試料に密着させられる透明部材と、前記光学装置の観察範囲外に配置されるフレーム部材と、該フレーム部材の前記試料に対向させられる側に前記透明部材を着脱可能に取り付けるスタビライザを提供する。

本発明によれば、透明部材を試料に密着させ、観察範囲に配される試料を押圧することにより、試料が動的に挙動しても、透明部材の内側に配置される観察範囲の挙動を直接的に抑制することができる。フレーム部材は観察範囲外に配置されているので、光学装置による観察の妨げにならない。

この場合において、試料との接触により透明部材に汚れが付着したときには、透明部材をフレーム部材から取り外すことにより、透明部材の洗浄や取替等を容易に行うことができる。そして、洗浄後の透明部材あるいは新たな透明部材をフレーム部材に取り付けることにより、汚染や感染を生ずることなく次の試料の観察を行うことが可能となる。

上記発明においては、前記取付手段が、前記透明部材の外周部または前記フレーム部材のいずれか一方に取り付けられる磁石と、いずれか他方に設けられ、前記磁石によって吸着力を生じさせる磁性部材とを備えることとしてもよい。
また、前記取付手段が、相互に着脱可能に係合する係合部材により構成されていることとしてもよい。
また、前記取付手段が、負圧に吸引して前記透明部材をフレーム部材に吸着させる吸引手段からなることとしてもよい。

また、本発明は、上記スタビライザを備える生体観察装置を提供する。
本発明によれば、スタビライザにより観察範囲における試料の動的挙動が抑制されるので、光学装置によりブレのない鮮明な画像を取得することが可能となる。
この場合において、観察途中に試料を換えても、スタビライザ全体を生体観察装置から取り外してスタビライザを洗浄したり、新たなスタビライザに付け替えたりする煩わしい作業が不要となり、鮮明な画像を簡易に得ることができる。

本発明によれば、in-vivo観察に代表されるような、動的な挙動を示す生体の観察において、観察途中で観察対象を換えても、試料の鮮明な画像を簡易に得ることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係るスタビライザ５および生体観察装置１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るスタビライザ５は、図１に示されるように生体観察装置１に備えられている。

本実施形態に係る生体観察装置１は、図１に示すように、実験小動物等を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓等の各種臓器等の試料Ａを載置するステージ２と、該ステージ２上に配置され、ステージ２上の試料Ａに対向配置させられ、所定の作動距離を有する対物ユニット３を備える光学装置４と、光学装置４の近傍に配置された本実施形態に係るスタビライザ５とを備えている。

前記ステージ２は、調整ダイヤル６を備え、該調整ダイヤル６を操作することにより、水平２方向、例えば、Ｘ，Ｙ方向に試料Ａを移動させることができるようになっている。さらに、前記ステージ２には、ヒータ２ａが備えられており、該ヒータ２ａでステージ２を加温することにより、ステージ２の上に載置されている試料Ａを温めることができるようになっている。

前記光学装置４は、ベース７から鉛直方向に延びる支柱８に、昇降機構９により上下動可能に取り付けられている。対物ユニット３を鉛直下方に向けて配置することにより、ステージ２上の試料Ａを観察することができるようになっている。また、昇降機構９を作動させることにより対物ユニット３を試料Ａに対して近接・離間させ、ピントを調節することができるようになっている。

本実施形態に係るスタビライザ５は、同じくベース７から鉛直方向に延びる支柱１０に、昇降機構１１により上下動可能に取り付けられたアーム５ａと、該アーム５ａの先端に配置される先端部５ｂとを備えている。

前記先端部５ｂは、図２に示されるように、リング状に形成されたフレーム部１２と、該フレーム部１２の開口部１２ａを閉塞する位置に配置された透明な円板状のガラス板からなるカバーガラス１３とを備えている。カバーガラス１３の表面が、試料Ａの表面に接触させられる接触面５ｃを構成している。フレーム部１２の開口部１２ａは、前記対物ユニット３による観察範囲より大きく形成されており、前記接触面５ｃを試料Ａに密着させると、フレーム部１２の開口部１２ａ内、すなわち、カバーガラス１３内に対物ユニット３による観察範囲が配置されるようになっている。

前記フレーム部１２は、その内周縁にリング状の磁石１４を備えている。また、前記カバーガラス１３は、その外周縁に、前記フレーム部１２に設けられた磁石１４と略同径のリング状のワッシャー１３ａを備えている。該ワッシャー１３ａは、磁性を有する金属材料により構成されている。これにより、前記磁石１４とワッシャー１３ａとが磁気的に引き合うことによって、カバーガラス１３がフレーム部１２の開口部１２ａに着脱可能に取り付けられるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るスタビライザ５および生体観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１を用いて、実験小動物等の臓器等の試料Ａを観察するには、まず、実験小動物等の外皮を切開して、臓器等の試料Ａを露出させた上で、昇降機構１１を作動させてスタビライザ５を下降させ、スタビライザ５の接触面５ｃを試料Ａの表面に密着させる。そして、この状態で、光学装置４の対物ユニット３をスタビライザ５のカバーガラス１３内に配置された観察範囲に近接させて焦点合わせを行い、光学装置４により観察を行う。

これにより、スタビライザ５によって直接的に押圧された試料Ａの表面の動的挙動、特に、対物ユニット３の光軸方向に沿う動的挙動が抑制される。したがって、スタビライザ５により動的挙動が抑制されたカバーガラス１３内の観察範囲を光学装置４によって観察し、ブレのない鮮明な画像を取得することができる。このとき、フレーム部１２は観察範囲外に配置されているので、光学装置４による観察の妨げにならない。

この場合において、本実施形態に係るスタビライザ５および生体観察装置１によれば、カバーガラス１３を任意に着脱することができる。例えば、臓器等の試料Ａとの接触によりカバーガラス１３に血液や粘液等が付着した場合、カバーガラス１３をフレーム部１２から取り外すことにより、カバーガラス１３の洗浄や取替等を容易に行うことができる。これにより、一旦臓器等の試料Ａを観察した後に、続けて他の臓器等を観察する場合においても、清浄なカバーガラス１３を取り付けて鮮明な画像を簡易に得ることができる。また、洗浄後のカバーガラス１３あるいは新たなカバーガラス１３をフレーム部１２に取り付けることにより、汚染や感染を生ずることなく次の試料の観察を行うことが可能となる。

なお、本実施形態においては、スタビライザ５の材質は任意でよいが、臓器等の試料Ａへの侵襲性を低くする観点から、スタビライザ５を、例えば、ポリサルフォンのような生体適合性のある材料により構成することが好ましい。また、観察範囲以外における視認性を良くするため、スタビライザ５を透明材料により構成することとしてもよい。
また、本実施形態においては、スタビライザ５の開口部１２ａに透明なガラス板からなるカバーガラス１３を備えることとしたが、これに代えて、他の透明部材を備えることにしてもよい。

また、本実施形態においては、臓器等の試料Ａへの侵襲性を低くする観点から、フレーム部１２の先端面は、そのエッジ部が面取りされていることが好ましい。
また、対物ユニット３とフレーム部１２との干渉を回避するために、カバーガラス１３の厚さを対物ユニット３の作動距離内に収めることが好ましい。

また、本実施形態においては、図３に示されるように、フレーム部１２およびワッシャー１３ａをリング状に形成することとし、その開口部１２ａに円板状のカバーガラス１３を備えることとしたが、フレーム部１２、ワッシャー１３ａ、およびカバーガラス１３の形状としては特に限定されるものではなく、他の任意の形状を採用することができる。例えば、フレーム部１２およびワッシャー１３ａを三角形の開口部１２ａを有する略三角形に形成することとし、その開口部１２ａに三角形の平板状のカバーガラス１３を備えることにしてもよい。

また、本実施形態においては、フレーム部１２に磁石１４を備え、カバーガラス１３にワッシャー１３ａを備えることとしたが、これとは逆に、フレーム部１２に磁性を有する金属材料を備えることとし、カバーガラス１３の外周を取り囲むように磁石１４を配置することにしてもよい。

また、図４に示されるように、例えば、スタビライザ５のフレーム部１２の先端面に弾性変形可能な２個所の係止爪１２ｂを形成し、カバーガラス１３の外周縁に係止溝１３ｂを有する環状部材を設け、該係止溝１３ｂに前記係止爪１２ｂを挿入して係止させることにより、カバーガラス１３を開口部１２ａに着脱可能に取り付けることにしてもよい。このようなスナップフィット機構によれば、図４に示される矢印方向に力Ｆを加えるだけで、係止溝１３ｂと係止爪１２ｂとの係合を解除し、カバーガラス１３をワンタッチで容易に取り外すことができる。

また、図５に示されるように、フレーム部１２の先端面の内側に凹部１２ｃを形成するとともに、フレーム部１２の側面にねじ穴１２ｄを形成し、前記凹部１２ｃと嵌合するリング状の金属パイプ１３ｃをカバーガラス１３の外周縁に設け、前記金属パイプ１３ｃを前記凹部１２ｃに嵌入して前記ねじ穴１２ｄに取付ねじを締結することにより、カバーガラス１３を開口部１２ａに着脱可能に取り付けることにしてもよい。

また、図６に示されるように、フレーム部１２の先端面にカバーガラス１３を吸引するための吸引溝１２ｅを設け、該吸引溝１２ｅに接続する管路１２ｆをスタビライザ５のアーム５ａおよび先端部５ｂを中空構造にすることで構成してもよい。この場合、図７に示されるように、生体観察装置１は、スタビライザ５のアーム５ａに接続されたチューブ１７を介して空気を吸引する吸引ポンプ１９を備えることとすればよい。このような構成によれば、吸引ポンプ１９を作動させることにより、カバーガラス１３をフレーム部１２に吸着させることができる。したがって、吸引ポンプ１９のスイッチのＯＮ／ＯＦＦだけで容易にカバーガラス１３を着脱することができる。この場合に、取り替える部品がガラスだけでよいという利点がある。

前記吸引溝１２ｅの形状および個数としては特に限定されるものではなく、例えば、図８に示されるように、リング状の吸引溝１２ｅを１つ設けることにしてもよいし、略円形の吸引溝を複数設けることにしてもよい。

この場合に、吸引力が弱い等の理由によりカバーガラス１３が落下して破損するおそれがあるため、フレーム部１２にカバーガラス１３の落下防止機構１５を備えることにしてもよい。落下防止機構１５としては、例えば、図９に示されるように、先端に取付部を有するチェーンをフレーム部１２に接続し、ねじ穴を備えたワッシャー１３ａをカバーガラス１３の外周縁に設け、取付ねじを前記取付部の取付穴を介して前記ねじ穴に締結することにより構成することができる。

また、図１０に示されるように、フレーム部１２の先端面に、さらに試料Ａを吸引するための吸引溝１６を設けることにしてもよい。この場合、該吸引溝１６に接続する管路を、上記吸引溝１２ｅに接続する管路とは別に設けることとすればよい。これにより、吸引溝１６を塞ぐようにフレーム部１２の先端面を試料Ａの表面に接触させた状態で、吸引ポンプ１９を作動させることにより、フレーム部１２の先端面を試料Ａに吸着させ、試料Ａの変位量が大きい場合においても、試料Ａの動的挙動を確実に抑制することができる。

また、図７に示されるように、スタビライザ５と吸引ポンプの間に吸引タンク１８を設けることにより、臓器等を観察対象とする場合でも、血液や粘液等が吸引ポンプ１９に入り込むことを防ぐことができる。
また、臓器等の試料Ａの過度の吸い込みを押さえるために、吸引溝１６に多孔質弾性部材を設けることにしてもよい。

また、この場合に、スタビライザ５の接触面５ｃに圧力センサを設け、検出された吸引圧に基づいて吸引圧を制御することにしてもよい。このようにすることで、過剰な吸引による臓器等の試料Ａへの影響を防止することができる。また、圧力センサを設け、吸引圧を検出することにより、作業者が過剰な吸引や不完全な吸引が発生していないことを確認することができる。この場合、圧力センサにより検出された吸引圧に基づいて吸引状態を表示したり、音などで知らせたりしてもよい。

また、過剰圧を防止するために、過剰吸引防止機構を設けてもよい。過剰吸引防止機構はチューブ１７に分岐ポートを設け、その開閉により、吸引溝１６における吸引圧が過剰になるのを防止する。例えば、吸引溝１６の吸引圧が設定された下限圧力よりも低下した場合に分岐ポートが開かれて大気解放され、吸引圧が上昇した場合に閉じられるようにすればよい。

また、本実施形態においては、光学装置４とスタビライザ５とをそれぞれ別個の支柱８，１０に昇降可能に取り付けることにより別体としたが、図１１に示されるように、スタビライザ５をステージ２に取り付けることにしてもよい。また、ステージ２に固定されたＸ−Ｙ−Ｚ方向に動作可能なアーム５ａにスタビライザ５を取り付けることにしてもよい。このようにすることで、スタビライザ５が試料Ａを乗せたステージ２とともに動作させられるので、観察の際にステージ２の作動により試料Ａを動かしても、常に同じ箇所をスタビライザ５によって抑えることができる。

また、図１２に示されるように、スタビライザ５を対物ユニット３と一体的に構成することにしてもよい。この場合、対物ユニット３の焦点位置に合わせて、対物ユニット３とスタビライザ５との位置関係を予め調節しておくことで、スタビライザ５の先端部５ｂを試料Ａに密着させると、同時に対物ユニット３の焦点位置が試料Ａに一致させられるので、観察の都度に焦点位置合わせを行う手間を省くことができる。

また、本実施形態においては、試料Ａを載置するためのステージ２にヒータ２ａを設けた場合を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、ヒータ２ａを設けないこととしてもよいし、他の加温手段を設けることにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。 図１の生体観察装置に備えられる本実施形態に係るスタビライザの先端部の構造を示す縦断面図である。 図１のスタビライザの先端部を接触面の反対側から見た正面図である。 図１のスタビライザの第１の変形例を示す縦断面図である。 図１のスタビライザの第２の変形例を示す縦断面図である。 図１のスタビライザの第３の変形例を示す縦断面図である。 図６のスタビライザを備える生体観察装置を示す全体構成図である。 図６のスタビライザの先端部を接触面側から見た正面図である。 図６のスタビライザの変形例を示す縦断面図である。 図６のスタビライザの他の変形例を示す縦断面図である。 図１の生体観察装置の変形例を示す全体構成図である。 図１の生体観察装置の他の変形例を示す全体構成図である。

符号の説明

Ａ 試料
１ 生体観察装置
３ 対物ユニット
４ 光学装置
５ スタビライザ
５ｃ 接触面
１２ フレーム部
１３ カバーガラス（透明部材）

Claims (5)

1. 光学装置による観察時に試料に密着させられることにより、試料の動きを拘束するスタビライザであって、
   前記光学装置の観察範囲内において前記試料に密着させられる透明部材と、
   前記光学装置の観察範囲外に配置されるフレーム部材と、
   該フレーム部材の前記試料に対向させられる側に前記透明部材を着脱可能に取り付ける取付手段とを備えるスタビライザ。
2. 前記取付手段が、前記透明部材の外周部または前記フレーム部材のいずれか一方に取り付けられる磁石と、いずれか他方に設けられ、前記磁石によって吸着力を生じさせる磁性部材とを備える請求項１に記載のスタビライザ。
3. 前記取付手段が、相互に着脱可能に係合する係合部材により構成されている請求項１に記載のスタビライザ。
4. 前記取付手段が、負圧に吸引して前記透明部材をフレーム部材に吸着させる吸引手段からなる請求項１に記載のスタビライザ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスタビライザを備える生体観察装置。

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