JP6076042B2

JP6076042B2 - 顕微鏡および制御方法

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Publication number: JP6076042B2
Application number: JP2012242255A
Authority: JP
Inventors: 伸介金木; 広二今関
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: JP2014092641A

Description

本発明は、ステージ上に載置された試料を観察する顕微鏡の技術に関し、特に、顕微授精に好適な顕微鏡および顕微鏡の制御方法に関する。

近年、顕微鏡の一用途として、高度生殖医療の分野における顕微授精が知られている。顕微授精は、顕微鏡下で精子と卵子とを授精させる方法であり、一般に、精子が納められたマイクロピペットをホールティングピペットで固定された卵子に突き刺して卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法（Intracytoplasmic Sperm Injection：以下、「ＩＣＳＩ」という）により行われる。このＩＣＳＩでは、ステージ上で標本を操作するため、ステージの上方に大きな作業空間を有する倒立顕微鏡を用いることが一般的である。

また、顕微授精の分野では、卵子の授精率を向上させるため、卵子を立体的に観察可能なレリーフコントラスト観察法（以下、「ＲＣ観察法」という）が知られている（特許文献１参照）。

また、近年、顕微授精の分野では、授精率を向上させるため、複数の観察法を適宜切り替えながら顕微鏡を使用する顕微授精の方法が注目されている。たとえば、ＲＣ観察法、微分干渉観察法（以下、「ＤＩＣ観察法」という）および偏光観察法（以下、「ＰＯ観察法」という）を観察目的に応じて切り替えながら使用する方法が普及しつつある。

ＤＩＣ観察法は、ＲＣ観察法に比べて高倍率で対象物を観察することができ、卵子に比べて小さな精子の観察に適しているため、良質な精子を選別する際に用いられる。

また、ＰＯ観察法は、複屈折性を有する卵子の紡錘体の観察に適しているため、卵子に精子を注入する際に、紡錘体を誤って傷つけてしまうことを防止しつつ、紡錘体の位置を確認する際に用いられる。

特開昭５１−２９１４９号公報

ところで、従来のＰＯ観察用の顕微鏡では、ポラライザを通過する光の振動方向とアナライザを通過する光の振動方向とが直交するクロスニコルの状態に調整後、コンペンセータを回転させながら卵子のリタデーションの調整を行い、卵子内における紡錘体のコントラストを反転させることで、紡錘体の位置を特定していた。

しかしながら、コンペンセータの回転による紡錘体のコントラストを反転させる調整は、顕微鏡の使用経験の浅い使用者にとっては難しかった。このため、簡易な操作で卵子内における紡錘体の位置を特定することができる技術が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な操作で卵子内における紡錘体の位置を特定することができる顕微鏡および制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、光源と、
前記光源が発する光の光路上に配置され、前記光源が発した光を集光して標本に照射するコンデンサレンズと、前記標本を挟んで前記コンデンサレンズと対向する前記光路上の位置に配置される対物レンズと、前記光源と前記コンデンサレンズとの間の前記光路上に配置され、前記光源が発する光の１方向の偏光成分のみを透過させる第１の偏光板と、前記コンデンサレンズと前記第１の偏光板との間の前記光路上に配置され、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能であり、前記第１の偏光板を透過した光のリタデーションを調整するコンペンセータと、前記対物レンズの後段の観察側の前記光路上に配置され、前記第１の偏光板との相対的な位置関係に応じて前記標本を透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる第２の偏光板と、前記コンペンセータを所定の角度だけ繰り返し回転させる回転指示信号の入力を受け付ける操作入力部と、前記コンペンセータを回転させることによって、前記リタデーションを変化させる駆動部と、前記操作入力部から前記回転指示信号が入力された場合、前記リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で前記駆動部に前記コンペンセータを前記所定の角度だけ繰り返し回転させることによって、前記リタデーションを増減させる制御部と、を備え、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向と前記第２の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態で前記光路上に配置されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法に用いられることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。

また、本発明にかかる制御方法は、光源と、前記光源が発する光の光路上に配置され、前記光源が発した光を集光して標本に照射するコンデンサレンズと、前記標本を挟んで前記コンデンサレンズと対向する前記光路上の位置に配置される対物レンズと、前記光源と前記コンデンサレンズとの間の前記光路上に配置され、前記光源が発する光の１方向の偏光成分のみを透過させる第１の偏光板と、前記コンデンサレンズと前記第１の偏光板との間の前記光路上に配置され、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能であり、前記第１の偏光板を透過した光のリタデーションを調整するコンペンセータと、前記対物レンズの後段の観察側の前記光路上に配置され、前記第１の偏光板との相対的な位置関係に応じて前記標本を透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる第２の偏光板と、前記コンペンセータを回転させることによって、前記リタデーションを変化させる駆動部と、を備え、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向と前記第２の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態で前記光路上に配置された顕微鏡が実行する制御方法であって、前記コンペンセータを所定の角度だけ繰り返し回転させる回転指示信号の入力を受け付ける操作入力ステップと、前記操作入力ステップから前記回転指示信号が入力された場合、前記リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で前記駆動部に前記コンペンセータを前記所定の角度だけ繰り返し回転させることによって、前記リタデーションを増減させる制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、制御部が駆動部を駆動することによって、リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で駆動部にコンペセータを駆動させることによって、リタデーションを増減させるので、顕微鏡の操作時間を短縮することができるとともに、簡易な操作で卵子内における紡錘体の位置を特定することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の概略構成を示す模式図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡のコンデンサターレットの構成を示す図である。図４は、標本を含むシャーレの平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の操作入力部の構成を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の設定情報記録部が記録する設定情報を示す図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡が偏光観察法を行う際の各光学素子の配置を模式的に示す図である。図９は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡が偏光観察で標本のコントラストを観察する際のポラライザ、コンペンセータおよびアナライザの位置関係を示す図である。図１１は、図１０に示す状況下で観察される標本の画像の一例を示す図である。図１２は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の概略構成を示す模式図である。図１および図２において、顕微鏡１が載置される平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面と垂直な方向をＺ方向として説明する。

図１および図２に示す顕微鏡１は、標本Ｓが収容されたシャーレ１００を観察する顕微鏡本体部２と、顕微鏡１の各種の操作の入力を受け付ける操作入力部３と、顕微鏡本体部２が撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部４と、顕微鏡１を駆動する各種プログラムやパラメータ等を記録する記録部５と、顕微鏡本体部２および表示部４を制御する制御部６と、を備える。顕微鏡本体部２、操作入力部３、表示部４、記録部５および制御部６は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。

まず、顕微鏡本体部２について詳細に説明する。顕微鏡本体部２は、光源１０と、ポラライザ１１と、コンペンセータ１２と、コンデンサターレット１３と、コンデンサレンズ１４と、ステージ１５と、ステージ位置検出部１６と、レボルバ１７と、対物レンズ１８と、レボルバ位置検出部１９と、ＤＩＣプリズム２０と、アナライザ２１と、結像レンズ２２と、光路分割プリズム２３と、撮像部２４と、ミラー２５と、接眼レンズ２６と、駆動部２７と、を備える。

光源１０は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等によって構成される。光源１０は、照明光を標本Ｓに向けて出射する。

ポラライザ１１は、光源１０とコンペンセータ１２との光路ＸＡ上に配置され、光源１０が照射する照明光の１方向の偏光成分のみを透過させる。ポラライザ１１は、光源１０の光路ＸＡを中心にして回転可能に配置される。ポラライザ１１は、フィルタ等の光学素子の１つである偏光板を用いて構成される。また、ポラライザ１１は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１１ａによって光路ＸＡの光軸を中心にして回転させられる。なお、本実施の形態１では、ポラライザ１１が第１の偏光板として機能する。

コンペンセータ１２は、標本Ｓの異方性による位相差を測定するための光学素子であり、ポラライザ１１を透過した光のリタデーションを調整する。コンペンセータ１２は、対物レンズ１８の光軸を中心として回転可能にコンデンサレンズ１４とポラライザ１１との間の光路上に配置される。コンペンセータ１２は、液晶または波長板を用いて構成される。具体的には、コンペンセータ１２は、ベレークコンペンセータ、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータ、石英楔コンペンセータおよび液晶変調素子を用いて構成される。コンペンセータ１２としては、卵子の紡錘体を観察するＰＯ観察法を行う際に視野のリタデーションがほぼ均一となることが望ましいため、液晶変調素子、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータが好ましい。なお、コンペンセータ１２として、液晶変調素子を用いる場合、液晶分子を電気的に制御することによって、リタデーションを変化させることができる。また、コンペンセータ１２として、セナルモン式コンペンセータを用いる場合、コンペンセータ１２内の波長板に対するポラライザ１１の回転によって、コンペンセータ１２のリタデーションを変化させることができる。さらに、コンペンセータ１２として、ブレースケーラコンペンセータを用いる場合、コンペンセータ１２内のプリズムの回転によって、コンペンセータ１２のリタデーションを変化させることができる。さらにまた、コンペンセータ１２は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１２ａによって光路ＸＡの光軸を中心にして回転させられる。

コンデンサターレット１３は、観察方法や倍率に応じて切り替えて用いられる複数の光学素子を有し、光路ＸＡ上に回転可能に配置される。コンデンサターレット１３は、観察方法に応じて回転させられることによって、いずれかの光学素子を光路ＸＡ上に配置する。また、コンデンサターレット１３は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１３ａによって回転させられる。

図３は、コンデンサターレット１３の構成を示す図である。図３に示すように、コンデンサターレット１３は、開口１３０と、ＲＣ観察用開口板１３１と、ＲＣ観察用開口板１３２と、ＤＩＣプリズム１３３と、を有する。

開口１３０は、コンデンサターレット１３とともに開口板（空穴）を構成する。開口１３０は、光源１０からの照明光を遮らない十分な大きさで形成され、開口数の高い照明を実現する。開口１３０は、たとえば、顕微鏡１が明視野観察またはＰＯ観察法を行う際に用いられる。具体的には、開口１３０は、顕微鏡１が明視野観察を行う場合、ユーザが顕微授精の準備のため、４倍または１０倍の対物レンズ１８を用いてシャーレ１００内における場所探しやマニピュレータによって操作されるマイクロピペットの針先の位置決め等を行う際に用いられる。

ＲＣ観察用開口板１３１は、ＲＣ観察に用いられる開口板であり、光路ＸＡ上に配置された際に光路ＸＡから偏心した位置に形成された開口１３１ａの一部に偏光板１３１ｂを有する。開口１３１ａは、ＲＣ観察用開口板１３１の中心からずれた位置に形成されることによって偏射照明を実現する。ＲＣ観察用開口板１３１は、たとえば、顕微鏡１が２０倍のＲＣ観察法を行う場合に用いられる。

ＲＣ観察用開口板１３２は、ＲＣ観察に用いられる開口板であり、光路ＸＡ上に配置された際に光路ＸＡから偏心した位置に形成された開口１３２ａの一部に偏光板１３２ｂを有する。開口１３２ａは、ＲＣ観察用開口板１３２の中心からずれた位置に形成されることによって偏射照明を実現する。ＲＣ観察用開口板１３２は、たとえば、顕微鏡１が４０倍のＲＣ観察法を行う場合に用いられる。

ＤＩＣプリズム１３３は、コンデンサターレット１３の回転により光路ＸＡ上に配置される。ＤＩＣプリズム１３３は、後述する対物レンズ１８側の像側に配置されたＤＩＣプリズム２０と対を成し、微分干渉光学系を構成する。ＤＩＣプリズム１３３は、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。ＤＩＣプリズム１３３は、たとえば、顕微鏡１が６０倍のＤＩＣ観察法を行う際に用いられる。

このように構成されたコンデンサターレット１３は、観察法に応じて、コンデンサターレット１３がモータ１３ａによって回転させられることによって、光路ＸＡ上に配置される光学素子が切り替えられる。具体的には、コンデンサターレット１３は、ＲＣ観察を行う場合、ＲＣ観察用開口板１３１またはＲＣ観察用開口板１３２が光路ＸＡ上に配置され、ＤＩＣ観察法を行う場合、ＤＩＣプリズム１３３が光路ＸＡ上に配置され、明視野観察法またはＰＯ観察法を行う場合、開口１３０が光路ＸＡ上に配置される。

コンデンサレンズ１４は、光路ＸＡ上に配置され、光源１０から出射された照明光を集光し、シャーレ１００内の標本Ｓを含む領域に対して均一に照射する。なお、コンデンサレンズ１４は、光源１０から出射された照明光の光量を調整可能な視野絞りと、視野絞りの径を変化させる視野絞り操作部とを設けてもよい。

ステージ１５は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成されている。ステージ１５は、駆動部２７によってＸＹ平面内およびＺ方向に移動する。ステージ１５は、標本Ｓが配置されたシャーレ１００が載置される。ステージ１５は、制御部６の制御のもと、ステージ位置検出部１６によってＸＹ平面における所定の原点位置が検出され、この原点位置を基点として駆動部２７の駆動量が制限されることによって、標本Ｓ上の所望の観察箇所（観察領域）に移動する。また、ステージ１５は、制御部６の制御のもと、ステージ位置検出部１６によってＺ方向における位置が検出され、この位置を基準として駆動部２７の駆動量が制限されることによって、標本Ｓに対するコンデンサレンズ１４および対物レンズ１８のピントが合う位置（合焦位置）に移動する。また、ステージ１５は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１５ａによってＸＹ平面内およびＺ方向に移動させられる。なお、ステージ１５には、シャーレ１００を一定温度に保持する加温部を設けてもよい。また、ステージ１５は、電動である必要はなく、手動で移動可能であってもよい。

ここで、標本Ｓが配置されたシャーレ１００について詳細に説明する。図４は、標本Ｓを含むシャーレ１００の平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５に示すように、顕微授精で用いられるシャーレ１００は、卵子に精子を授精させるＩＣＳＩ用ドロップＲ１（培養液）および精子を選別する精子選別用ドロップＲ２（培養液）が形成され、各ドロップが空気に触れて細菌に感染することと乾燥とを防止するミネラルオイルＷａによって覆われている。なお、シャーレ１００上におけるドロップの数は、適宜変更することができる。

ステージ位置検出部１６は、エンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成され、ステージ１５のＸＹ平面およびＺ方向におけるステージ１５のステージ位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力する。なお、ステージ位置検出部１６は、制御部６から入力される駆動信号に応じて駆動する駆動部２７のパルス数に基づいて、ステージ１５のステージ位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力してもよい。

レボルバ１７は、複数の対物レンズ１８が装着される。レボルバ１７は、光路ＸＡに対して回転自在に設けられ、対物レンズ１８を標本Ｓの下方に配置する。レボルバ１７は、スイングレボルバ等を用いて構成される。レボルバ１７は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１７ａによって回転させられる。また、レボルバ１７は、光路ＸＡ方向に沿って移動可能に設けられ、駆動部２７によってＺ方向の上下方向へ移動する。なお、レボルバ１７に対して、試料側を光路ＸＡ方向に移動させる焦準機構を別途設けてもよい。

対物レンズ１８は、標本Ｓを挟んでコンデンサレンズ１４と対向する光路ＸＡ上の位置に配置される。対物レンズ１８は、対物レンズ１８１と、対物レンズ１８２と、対物レンズ１８３と、を有する。対物レンズ１８１は、卵子の観察に適した倍率、たとえば１０倍または２０倍等の低倍率を有する対物レンズであり、ＲＣ観察法に用いられる。対物レンズ１８１は、対物レンズ１８１の瞳位置に、透過率の異なる３つの領域を有するモジュレータ１８１１を有する。モジュレータ１８１１は、１００％の透過率を有する領域１８１１ａと、２５％程度の透過率を有する領域１８１１ｂと、０％の透過率を有する領域１８１１ｃと、を有する。モジュレータ１８１１は、コンデンサレンズ１４の瞳位置に配置されたＲＣ観察用開口板１３１およびＲＣ観察用開口板１３２と光学的に共役な関係を有する。また、対物レンズ１８１は、卵子の紡錘体を主な観察対象とし、ほぼ同程度の倍率が要求されるＰＯ観察法にも適用される。対物レンズ１８２は、精子の観察に適した倍率、たとえば６０倍または１００倍等の高倍率を有する対物レンズであり、ＤＩＣ観察法に用いられる。対物レンズ１８３は、マイクロピペットの針先の観察に適した倍率、たとえば、４倍の低倍率を有する対物レンズであり、明視野観察に用いられる。

レボルバ位置検出部１９は、レボルバ１７のＺ方向における位置を検出し、この検出結果を制御部６へ出力する。レボルバ位置検出部１９は、エンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成される。なお、レボルバ位置検出部１９は、制御部６から入力される駆動信号に応じて駆動する駆動部２７のパルス数に基づいて、レボルバ１７のＺ方向における位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力してもよい。

ＤＩＣプリズム２０は、ＤＩＣプリズム１３３と対を成し、微分干渉光学系を構成する。ＤＩＣプリズム２０は、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。ＤＩＣプリズム２０は、対物レンズ１８とアナライザ２１との間の光路ＸＡ上に対して挿脱可能に配置される。また、ＤＩＣプリズム２０は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ２０ａによって光路ＸＡ上に配置される。

アナライザ２１は、対物レンズ１８の後段の観察側の光路ＸＡ上に配置され、ポラライザ１１との相対的な位置関係に応じて標本Ｓを透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる。具体的には、ポラライザ１１およびアナライザ２１は、互いに偏光方向が直交するクロスニコルの状態になるように配置される。また、アナライザ２１は、コンデンサターレット１３のＲＣ観察用開口板１３１の偏光板１３１ｂの振動方向に対して４５度方向になるように配置される。これにより、顕微鏡１は、観察に支障なくＲＣ観察法を行うことができる。なお、アナライザ２１は、光路ＸＡ上に進退可能に配置されてもよい。また、本実施の形態１では、アナライザ２１が第２の偏光板として機能する。

結像レンズ２２は、対物レンズ１８から出射された光を集光して観察像を結像する。結像レンズ２２は、一または複数のレンズを用いて構成される。

光路分割プリズム２３は、結像レンズ２２で結像された観察像の光を撮像部２４とミラー２５に分割する。光路分割プリズム２３は、接合面に光を分割するためのコーティングが施されたプリズムを用いて構成される。

撮像部２４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて構成され、結像レンズ２２および光路分割プリズム２３を経て入射された標本Ｓの観察像を撮像して画像データを生成し、この画像データを制御部６へ出力する。

ミラー２５は、結像レンズ２２から出射された観察像を接眼レンズ２６へ向けて反射する。なお、ミラー２５と接眼レンズ２６との光路上に、複数のリレーレンズを設けてもよい。

接眼レンズ２６は、結像レンズ２２、光路分割プリズム２３およびミラー２５を介して入射された観察像を拡大する。接眼レンズ２６は、一または複数のレンズを用いて構成される。

駆動部２７は、駆動ドライバを用いて構成され、制御部６の制御のもと、顕微鏡本体部２の各光学素子を移動または回転させる。具体的には、駆動部２７は、制御部６の制御のもと、モータ１１ａ、モータ１２ａ、モータ１３ａ、モータ１５ａ、モータ１８ａ、モータ２０ａそれぞれを駆動することによって、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、ステージ１５、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１を所定の位置に回転または移動させる。

操作入力部３は、顕微鏡１の各種の操作の入力を受け付ける。操作入力部３は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチパネルおよび各種ボタン等を用いて構成され、各種スイッチの操作入力に応じた操作信号を制御部６に出力する。

図６は、操作入力部３の構成を示す図である。図６に示すように、操作入力部３は、各観察法を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１〜Ｂ５、コントラストを調整する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ６，Ｂ７、対物レンズ１８の倍率を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ８〜Ｂ１３、ステージ１５の位置を登録する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１４、ステージ１５のＸＹ平面の移動を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１５、およびステージ１５のＺ方向の移動を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１６を有する。

表示部４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部４は、制御部６を介して撮像部２４から入力される画像データに対応する画像を表示する。

記録部５は、顕微鏡１に実行させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データを記録する。記録部５は、フラッシュメモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて構成される。また、記録部５は、観察毎に光路ＸＡ上における各光学素子それぞれの配置情報とが含まれる。

図７は、設定情報記録部５１が記録する設定情報を示す図である。図７に示すように、設定情報Ｔ１には、各観察法に応じた各光学素子の位置情報が記録されている。具体的には、図７に示すように、明視野観察法を行う場合、ポラライザ１１がアナライザ２１に対してパラニコル状態になるように配置され、コンペンセータ１２が光路ＸＡ上に、コンデンサターレット１３の空穴（開口１３０）が光路ＸＡ上に配置され、対物レンズ１８が４倍、ＤＩＣプリズム２０が光路ＸＡ外に配置され、アナライザ２１が光路ＸＡ上に配置され、ステージ１５がＩＣＳＩ用ドロップＲ１に配置されることが記載されている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、顕微鏡１を構成する各部の動作を統括的に制御する。制御部６は、操作入力部３から入力される操作信号に応じて、顕微鏡１を構成する各ユニットを駆動する。具体的には、制御部６は、操作入力部３から明視野観察を指示する指示信号が入力された場合、設定情報記録部５１が記録する設定情報を参照し、観察法に応じて、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、ステージ１５、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１をそれぞれ駆動させて光路ＸＡ上に配置して指示信号の観察法に変更する。たとえば、制御部６は、操作入力部３から入力される指示信号に応じてＤＩＣ観察が指示された場合、駆動部２７を駆動することによって、レボルバ１７を回転させて対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置し、コンデンサターレット１３を回転させて光路ＸＡ上にＤＩＣプリズム１３３、ＤＩＣプリズム２０を配置させる。また、制御部６は、顕微鏡１がＰＯ観察法を行う際に、リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で駆動部２７にコンペンセータ１２を駆動させることによって、リタデーションを増減させる。具体的には、制御部６は、リタデーションが０になる位置をまたぐ角度の範囲内で駆動部２７にコンペンセータ１２を繰り返し回転させる。

このように構成された顕微鏡１は、制御部６の制御のもと、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１それぞれの光路ＸＡ上における配置位置を切り替えることで、明視野観察法、ＲＣ観察法、ＤＩＣ観察法を行うことができる。たとえば、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＲＣ観察で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上にＲＣ観察用開口板１３１を配置させる。さらに、制御部６は、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ外に配置させる。これにより、顕微鏡１の観察法をＲＣ観察法に切り替えることができる。なお、ＤＩＣプリズム２０は、ＲＣ観察法の場合、光路ＸＡ上に配置されていてもよい。

また、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＤＩＣ観察法で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上にＤＩＣプリズム１３３を配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ＤＩＣプリズム２０を観察光路Ｌ２上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。これにより、顕微鏡１の観察法をＤＩＣ観察法に切り替えることができる。

また、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＰＯ観察法で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上に開口１３０（空穴）を配置させる。さらに、制御部６は、光路ＸＡ上にコンペンセータ１２を配置させる。具体的には、図８に示すように、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、光路ＸＡ上にポラライザ１１、コンペンセータ１２、対物レンズ１８１およびアナライザ２１を配置させる。この場合、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とがクロスニコルの状態になるようにポラライザ１１を回転させて光路ＸＡ上に配置させる。これにより、顕微鏡１の観察法をＰＯ観察法に切り替えることができる。

つぎに、顕微鏡１が実行する処理について説明する。図９は、顕微鏡１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。なお、以下のフローチャートでは、顕微鏡１がＰＯ観察法を行う際の処理を説明する。

図９に示すように、制御部６は、操作入力部３からＰＯ観察法を指示する指示信号が入力された場合、ＰＯ観察時の設定情報を記録部５の設定情報記録部５１から取得する（ステップＳ１０１）。

続いて、制御部６は、設定情報記録部５１から取得した設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、ポラライザ１１、コンペンセータ１２およびアナライザ２１を光路ＸＡ上の所定の位置に移動させる（ステップＳ１０２）。この際、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンデンサターレット１３を回転させて光路ＸＡ上に開口１３０を配置させるとともに、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ外に移動させる。

その後、制御部６は、操作入力部３からコントラスト反転開始指示信号が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。制御部６が操作入力部３からコントラスト反転開始指示信号が入力されたと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ１０４へ移行する。これに対して、制御部６が操作入力部３からコントラスト反転開始指示信号が入力されていないと判断した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、制御部６は、ステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０４において、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を暗黒点時の位置に対して−５°移動させる。

図１０は、ＰＯ観察法で標本Ｓのコントラストを観察する際のポラライザ１１、コンペンセータ１２およびアナライザ２１の位置関係を示す図である。図１１は、図１０に示す状況下で観察される標本Ｓの画像の一例を示す図である。なお、図１０において、標本Ｓのリタデーションが０になる位置を暗黒点とし、光源１０から見て右回りを負とし、左回りを正として説明する。ここで、暗黒点とは、ポラライザ１１を透過する光の振動方向とアナライザ２１を透過する光の振動方向とが直交するクロスニコルの状態にアナライザ２１とポラライザ１１とが調整された後に、アナライザ１１を透過する光の振動方向とコンペンセータ１２を透過する光の振動方向とが平行に調整された状態をいう（図１０（ｂ）を参照）。

図１０および図１１に示すように、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、標本Ｓのリタデーションが０の状態からコンペンセータ１２を右回りに−５°回転させる。これにより、ホールティングピペットＰ１で固定した標本Ｓ（卵子）の紡錘体Ｓ１１のコントラストが明るくなる。

ステップＳ１０４の後、コンペンセータ１２の移動が完了した場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０６へ移行する。これに対して、コンペンセータ１２の移動が完了していない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、顕微鏡１は、コンペンセータ１２の移動が完了するまで待機する。

ステップＳ１０６において、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を暗黒点時の位置に対して角度を＋５°移動させる。具体的には、図１０および図１１に示すように、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を左周りに＋１０°回転させる（図１０（ｃ）→（図１０（ｂ）→図１０（ａ））。これにより、標本Ｓの紡錘体Ｓ１１のコントラストが暗くなる。

続いて、コンペンセータ１２の移動が完了した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０８へ移行する。これに対して、コンペンセータ１２の移動が完了していない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、顕微鏡１は、コンペンセータ１２の移動が完了するまで待機する。

ステップＳ１０８において、操作入力部３からコントラストの反転を停止する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０９へ移行する。これに対して、操作入力部３からコントラストの反転を停止する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０４へ戻る。

続いて、操作入力部３からＰＯ観察を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、本処理を終了する。これに対して、操作入力部３からＰＯ観察を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ１０３へ戻る。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、制御部６が駆動部２７を駆動することによって、リタデーションが０になる位置を基準に標本Ｓのリタデーションが増減するようにコンペンセータを繰り返し回転させるので、紡錘体のコントラストが自動で反転する。これにより、ユーザは、簡易な操作で卵子内における紡錘体の位置を特定することができ（図１１（ａ）を参照）、精子が納められたマイクロピペットを誤って卵子内の紡錘体に刺すことを確実に回避することができるとともに、顕微鏡１の操作時間を短縮することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる顕微鏡は、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡と同一の構成を有し、顕微鏡がＰＯ観察法で実行する処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる顕微鏡がＰＯ観察法で実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡１と同一の構成には同一の符号を伏して説明する。

図１２は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１がＰＯ観察法で実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図１２に示すステップＳ２０１およびステップＳ２０２は、図８のステップＳ１０１およびステップＳ１０２にそれぞれ対応する。

ステップＳ２０３において、制御部６は、操作入力部３からコンペンセータ１２を＋方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されたか否かを判断する。制御部６が操作入力部３からコンペンセータ１２を＋方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されたと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２０４へ移行する。これに対して、制御部６が操作入力部３からコンペンセータ１２を＋方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されていないと判断した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０４において、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を現在の位置から＋１０°移動させる。

続いて、コンペンセータ１２の移動が完了した場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０６へ移行する。これに対して、コンペンセータ１２の移動が完了していない場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、顕微鏡１は、コンペンセータ１２の移動が完了するまで待機する。

ステップＳ２０６において、操作入力部３からＰＯ観察法を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、本処理を終了する。これに対して、操作入力部３からＰＯ観察法を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０３へ戻る。

ステップＳ２０７において、制御部６は、操作入力部３からコンペンセータ１２を−方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されたか否かを判断する。制御部６が操作入力部３からコンペンセータ１２を−方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されたと判断した場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２０８へ移行する。これに対して、制御部６が操作入力部３からコンペンセータ１２を−方向へ粗動させる粗動指示信号が入力されていないと判断した場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２０６へ移行する。

ステップＳ２０８において、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を現在の位置から−１０°移動させる。

続いて、コンペンセータ１２の移動が完了した場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０６へ移行する。これに対して、コンペンセータ１２の移動が完了していない場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、顕微鏡１は、コンペンセータ１２の移動が完了するまで待機する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、制御部６が操作入力部３から入力されるコンペンセータ１２を回転させる指示信号に応じて、光路ＸＡを中心にしてコンペンセータ１２を所定の角度で回転させるので、偏光特性を持つ紡錘体のコントラストをダイナミックに変化させることができるとともに、暗黒点近傍をまたぐように回転させることによって、紡錘体のコントラストの明暗を簡易に反転させることができる。この結果、顕微鏡初心者であっても、コントラストを反転させるための移動量や暗黒点の位置等を把握することなく、卵子内における紡錘体の位置を容易に特定することができる。

なお、本発明では、制御部６が操作入力部３から入力されるドロップ位置を選択する指示信号に基づいて、各ユニットを自動的に切り替えてもよい。この結果、顕微鏡１の操作時間を短縮することができ、卵子に精子を注入する際に生じるストレスを軽減することができる。

また、本発明では、低倍の対物レンズ１８から高倍の対物レンズ１８、または高倍の対物レンズ１８から低倍の対物レンズ１８に切り替えられる場合、設定情報記録部５１が記録する設定情報のＺ方向におけるステージ１５の位置情報またはレボルバ１７の位置情報に基づいて、駆動部２７を駆動し、レボルバ１７またはステージ１５をＺ方向に移動させることによって、標本Ｓに対するピントを調整してもよい。これにより、顕微鏡１の操作時間をより短縮することができる。

また、本発明では、顕微鏡本体部、操作入力部、表示部、記録部および制御部を備えた顕微鏡を例に説明したが、たとえば試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。

また、本発明では、顕微鏡装置として卵子に精子を注入するＩＣＳＩに用いられる倒立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば正立型顕微鏡装置であっても適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。

また、本発明では、ポラライザとアナライザとをクロスニコルの状態にするため、ポラライザを回転させていたが、たとえばアナライザを回転させる場合であっても適用することができる。もちろん、ポラライザとアナライザとをそれぞれ回転させる場合であっても適用することができる。

１顕微鏡
２顕微鏡本体部
３操作入力部
４表示部
５記録部
６制御部
１０光源
１１ポラライザ
１２コンペンセータ
１３コンデンサターレット
１４コンデンサレンズ
１５ステージ
１６ステージ位置検出部
１７レボルバ
１８対物レンズ
１９レボルバ位置検出部
２０ＤＩＣプリズム
２１アナライザ
２２結像レンズ
２３光路分割プリズム
２４撮像部
２５ミラー
２６接眼レンズ
２７駆動部
５１設定情報記録部
１００シャーレ
Ｓ標本
Ｓ１１紡錘体
Ｓ１２第１極体
Ｒ１ＩＣＳＩ用ドロップ
Ｒ２精子選別用ドロップ

Claims

光源と、
前記光源が発する光の光路上に配置され、前記光源が発した光を集光して標本に照射するコンデンサレンズと、
前記標本を挟んで前記コンデンサレンズと対向する前記光路上の位置に配置される対物レンズと、
前記光源と前記コンデンサレンズとの間の前記光路上に配置され、前記光源が発する光の１方向の偏光成分のみを透過させる第１の偏光板と、
前記コンデンサレンズと前記第１の偏光板との間の前記光路上に配置され、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能であり、前記第１の偏光板を透過した光のリタデーションを調整するコンペンセータと、
前記対物レンズの後段の観察側の前記光路上に配置され、前記第１の偏光板との相対的な位置関係に応じて前記標本を透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる第２の偏光板と、
前記コンペンセータを所定の角度だけ繰り返し回転させる回転指示信号の入力を受け付ける操作入力部と、
前記コンペンセータを回転させることによって、前記リタデーションを変化させる駆動部と、
前記操作入力部から前記回転指示信号が入力された場合、前記リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で前記駆動部に前記コンペンセータを前記所定の角度だけ繰り返し回転させることによって、前記リタデーションを増減させる制御部と、
を備え、
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向と前記第２の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態で前記光路上に配置されたことを特徴とする顕微鏡。
卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法に用いられることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
光源と、前記光源が発する光の光路上に配置され、前記光源が発した光を集光して標本に照射するコンデンサレンズと、前記標本を挟んで前記コンデンサレンズと対向する前記光路上の位置に配置される対物レンズと、前記光源と前記コンデンサレンズとの間の前記光路上に配置され、前記光源が発する光の１方向の偏光成分のみを透過させる第１の偏光板と、前記コンデンサレンズと前記第１の偏光板との間の前記光路上に配置され、前記対物レンズの光軸を中心として回転可能であり、前記第１の偏光板を透過した光のリタデーションを調整するコンペンセータと、前記対物レンズの後段の観察側の前記光路上に配置され、前記第１の偏光板との相対的な位置関係に応じて前記標本を透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる第２の偏光板と、前記コンペンセータを回転させることによって、前記リタデーションを変化させる駆動部と、を備え、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向と前記第２の偏光板を透過する光の偏光成分の振動方向とが直交するクロスニコルの状態で前記光路上に配置された顕微鏡が実行する制御方法であって、
前記コンペンセータを所定の角度だけ繰り返し回転させる回転指示信号の入力を受け付ける操作入力ステップと、
前記操作入力ステップから前記回転指示信号が入力された場合、前記リタデーションが０になる位置を基準に含む範囲で前記駆動部に前記コンペンセータを前記所定の角度だけ繰り返し回転させることによって、前記リタデーションを増減させる制御ステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。