WO2007145233A1

WO2007145233A1 - 顕微鏡装置

Info

Publication number: WO2007145233A1
Application number: PCT/JP2007/061865
Authority: WO
Inventors: Izumi Umemura
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US20090103588A1; US7628536B2; JPWO2007145233A1; JP4930508B2

Abstract

　顕微鏡装置は、顕微鏡部と、顕微鏡部に隣接して配置され、顕微鏡部により観察する標本を収納するチャンバと、チャンバに接続され、チャンバ内を加湿する加湿器と、チャンバ内の温度を測定するチャンバ温度センサと、顕微鏡部の温度を測定する顕微鏡温度センサと、加湿器の温度を測定する加湿器温度センサと、チャンバ温度センサ、顕微鏡温度センサ及び加湿器温度センサの出力に基づいて顕微鏡観察の可否を判定する判定装置とを備える。

Description

明細書

顕微鏡装置

技術分野

[0001] 本発明は、顕微鏡装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、培養細胞を観察するための顕微鏡装置と培養装置とを備えた培養顕微鏡装置が知られている (特許文献 1参照)。この培養顕微鏡装置の培養装置には、内部温度調整用の加温ヒータ、内部湿度調整用の加湿ヒータ、炭酸ガス濃度調整のための炭酸ガスボンベに接続された炭酸ガス供給用の電磁弁等が設けられ、培養装置のチャンバ内に設置された培養容器内の温度、湿度等を調節する。

[0003] 特許文献 1：特開 2000— 326495号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上述した装置は、細胞を一定環境で観察するために標本を収容したチャンバ内の温度を制御するように構成されている。顕微鏡装置の温度はモニタしておらず、チヤンバ内の温度が所定温度範囲内に入るように制御されている。しかし、熱容量の大き V、顕微鏡装置の温度をモニタして!/、な!/、ため、顕微鏡のピント位置のドリフト (焦点ドリフト）が発生し、観察途中で細胞の像がピンボケしたり、ひどい場合には XY方向の変動が発生して観察部位がずれてしまうという問題があった。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明の第 1の態様による顕微鏡装置は、顕微鏡部と、顕微鏡部に隣接して配置され、顕微鏡部により観察する標本を収納するチャンバと、チャンバに接続され、チヤンバ内を加湿する加湿器と、チャンバ内の温度を測定するチャンバ温度センサと、顕微鏡部の温度を測定する顕微鏡温度センサと、チャンバ温度センサおよび顕微鏡温度センサの出力に基づいて顕微鏡観察の可否を判定する判定装置とを備える。本発明の第 2の態様は、第 1の態様による顕微鏡装置において、加湿器の温度を測定する加湿器温度センサをさらに備え、判定装置は、加湿器温度センサの出力をさらに加えて、顕微鏡観察の可否を判定することが好ましい。

本発明の第 3の態様は、第 2の態様による顕微鏡装置において、顕微鏡観察が可能な状態にある力否力を報知する報知装置をさらに備え、判定装置は、チャンバの温度、加湿器の温度及び顕微鏡部の温度が略一定になると顕微鏡観察が可能な状態になったと判定し、顕微鏡観察が可能な状態になったことを報知装置に報知させることが好ましい。

本発明の第 4の態様は、第 2または第 3の態様による顕微鏡装置において、外気温度を測定する外気温度センサをさらに備え、判定装置は、外気温度センサの出力をさらに加えて、顕微鏡観察の可否を判断することが好ましい。

本発明の第 5の態様は、第 4の態様による顕微鏡装置において、チャンバの温度を設定するチャンバ温度設定回路をさらに備え、外気温度センサで測定される外気温度を Tp、チャンバ温度設定回路で設定されるチャンバ設定温度を Tc, Tl, T2をそれぞれ定数とすると、判定装置は、 Tc一 Τρ >Τ1であるとき、又は Tc一 Τρ<Τ2であるときに、報知装置に外気温度が不適であることを警告させてもよい。

本発明の第 6の態様は、第 2の態様による顕微鏡装置において、加湿器の温度を設定する加湿器温度設定回路をさらに備え、チャンバ温度センサで測定されるチヤンバ温度を Tb、加湿器温度センサで測定される加湿器温度を Th、加湿器温度設定回路で設定される加湿器設定温度を Tch、顕微鏡温度センサで測定される顕微鏡温度の最大値を Tm、最小値を Tnとし、 Tfを基準値、 Tdl, Td2をそれぞれ定数とすると、判定装置は、 I Tb— Tc I < Tdlであり、この条件を所定時間以上維持し、 I Th-Tch Iく Td2であり、この条件を所定時間以上維持し、及び (Tm— Tn)く Tf である場合に、顕微鏡観察が可能な状態になったと判定してもよい。

本発明の第 7の態様は、第 3の態様による顕微鏡装置において、判定装置は、外気温度センサで測定された外気温度、チャンバ温度センサで測定されたチャンバ温度、顕微鏡温度センサで測定された顕微鏡温度、及び加湿器温度センサで測定された加湿器温度に基づ!/、て、顕微鏡観察が可能な状態になるまでの時間を推定し、その推定時間を報知装置に出力させてもよい。

発明の効果 [0006] 本発明によれば、観察中における顕微鏡装置の温度変化によって生じる焦点ドリフトを防止することができる。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置およびその周辺の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は図 1に示す顕微鏡装置の構成を示す概念図である。

[図 3]図 3はチャンバ本体の温度が安定した力否かの判定を説明するための図である

[図 4]図 4は顕微鏡部の温度が安定したか否かの判定を説明するための図である。

[図 5]図 5は外気温、チャンバ温度、加湿器温度、顕微鏡温度に基づいて顕微鏡装置の使用準備完了を判断する制御の流れを説明するためのフローチャートである。

[図 6]図 6は外気温、チャンバ温度、加湿器温度、顕微鏡温度に基づいて顕微鏡装置の使用準備完了を判断する制御の流れを説明するための、図 5に続くフローチヤートである。

[図 7]図 7は顕微鏡装置を用いたタイムラブス撮影の流れを説明するためのフローチヤートである。

発明を実施するための最良の形態

[0008] 以下、本発明による顕微鏡装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図 1はこの発明の一実施形態に係る顕微鏡装置およびその周辺の構成を示すブロック図、図 2は図 1に示す顕微鏡装置の構成を示す概念図である。

[0009] この顕微鏡装置は、顕微鏡部 150、顕微鏡部 150に隣接して配置され、顕微鏡部 150による観察を行う標本を収納するチャンバ本体 100、、およびチャンバ本体 100 内を加湿する加湿器 211等を備える。チャンバ本体 100および顕微鏡部 150は、第 1の筐体 81に収容される。第 1の筐体 81には、加湿器 211と、標本の顕微鏡画像を撮像するための冷却カメラ 300等を収容する第 2の筐体 83とが接続されている。図 2 に示すように、顕微鏡装置は、加湿器 211、第 1の筐体 81、および第 2の筐体 83から構成される。

[0010] 加湿器 211は蓋付の加湿器ボトル 215とヒータ 214と加湿器温度センサ 212とを備えている。加湿器ボトル 215には蒸留水が満たされている。加湿器温度センサ 212は蒸留水の温度を検出する。ヒータ 214は加湿器ボトル 215の下方に配置され、加湿器温度設定回路 251で設定された温度まで蒸留水を加熱する。加湿器温度センサ 2 12の出力信号は加湿器温度制御回路 210に入力される。加湿器温度制御回路 21 0は温度センサ 212の出力信号に基づいてヒータ 214の出力を制御する。また、加湿器温度センサ 212の出力信号は加湿器温度制御回路 210からマイコン 401へ出力される。その出力信号は加湿器 211内の温度が設定値に対して所定範囲内にあり、顕微鏡装置が使用可能な状態にあるか否かを判定するために使用される。加湿器ボトル 215の蒸留水にはシリコンチューブ 218を介して CO混合気供給源 (図示せず）

2

から単位時間当たり一定量の CO混合気が供給されている。 CO混合気の供給によ

2 2

つて蒸留水をパブリングさせると加湿器ボトル 215内の CO混合気の湿度が 95%以

2

上になる。加湿器ボトル 215にはチャンバ本体 100へ加湿された雰囲気を供給するためのシリコンチューブ 219の一端が開口している。

[0011] 第 1の筐体 81は、透過位相差照明光学系 40と、チャンバ本体 100と、顕微鏡部 15 0と、熱交翻203と、ファン 202等を収容する。

[0012] チャンバ本体 100はチャンバ蓋 21によって密閉されている。チャンバ本体 100の底面及びチャンバ蓋 21には、顕微鏡部 150による光学的観察ができるようにシールドガラス 22a及びシールドガラス 21aがそれぞれ嵌めこまれて!/、る。チャンバ本体 100 にはシリコンチューブ 219の他端が開口し、加湿器ボトル 215の加湿された一定濃度の CO混合気がチャンバ本体 100内に供給される。チャンバ本体 100内には、培養

2

細胞を入れた透明榭脂性の培養容器 (ペトリディッシュ 20)が入れられる。ペトリディッシュ 20は栄養分を含んだ液体 (培地、図示なし)で満たされている。チャンバ本体 1 00内を高湿度の CO混合気に保つことによって培地の蒸発が抑えられ、培地の ph

2

を一定に保つことができ、細胞 (標本)を長時間生かし続けることができる。

[0013] また、チャンバ本体 100にはチャンバ本体 100内を循環した COガスを外部へ排

2

出するためのシリコンチューブ 217の一端が開口している。シリコンチューブ 217の他端は第 1の筐体 81、加湿器 211を介して外部に開口している。加湿された雰囲気は顕微鏡部 150から隔離されるので、顕微鏡部 150の対物レンズ 26を含む光学系や駆動部（図示せず)が加湿された雰囲気に曝されることがない。

[0014] また、チャンバ本体 100には、標本が入れられたチャンバ本体 100内の温度を測定するためのチャンバ温度センサ 204が設けられている。チャンバ温度センサ 204の出力信号はチャンバ温度制御回路 200に入力される。チャンバ温度制御回路 200は、チャンバ本体 100の温度がチャンバ温度設定回路 250で設定された温度になるようにメインヒータ 201の出力を制御する。また、チャンバ温度センサ 204の出力信号はチャンバ温度制御回路 200からマイコン (判定装置) 401へ出力される。出力信号はチャンバ本体 100内の温度が設定値に対して所定範囲内にあり、顕微鏡装置が使用可能な状態にある力否かを判定するために使用される。

[0015] 透過位相差照明光学系 40は、透過照明光源である LED光源 47と、フィールドレンズ 44と、反射ミラー 45とを有する。顕微鏡部 150は、ステージ 23と、対物レンズ 26と、蛍光フィルタキューブ 34と、結像レンズ 38と、フィールドレンズ 40と、コレクタレンズ 41とを有する。 LED光源 47から出射された光はフィールドレンズ 44を透過し、反射ミラー 45で反射され、チャンバ蓋 21のシールドガラス 21aを透過してペトリディッシュ 20内の標本（図示せず）に照射される。標本を透過した光はシールドガラス 22a、対物レンズ 26、蛍光キューブフィルタ 34、および結像レンズ 38を介して第 2の筐体 83 内の冷却カメラ 300の受光面に達し、標本の像が結像される。

[0016] ステージ 23は、ステージ支持部材 30に支持されている。ステージ 23は図示しないモータ、およびラック'ピユオン機構により XY方向（対物レンズ 26の光軸に直交する方向）へ移動して標本の光軸上の位置 (すなわち、標本の XY平面上の観察位置）を変化させる。ステージ 23には、顕微鏡部 150の温度を検出する顕微鏡温度センサ 1 51が設けられている。顕微鏡温度センサ 151の出力信号はマイコン 401へ出力される。出力信号は顕微鏡部 150の温度変動が一定範囲以内にあり、顕微鏡の焦点移動量が小さぐ顕微鏡装置が使用可能な状態にあるか否かを判定するために使用される。

[0017] 対物レンズ 26は LED光源 47から出射された光の光軸上に配置されている。具体的には、対物レンズ 26は、 LED光源 47から出射されて反射ミラー 45で折り曲げられ、チャンバ本体 21内の標本を透過した光の光軸上に、配置されている。対物レンズ 2 6は、 Z軸方向に移動可能に対物レンズ支持部材 27に支持されている。対物レンズ支持部材 27をモータ（不図示）によって駆動し、標本に対して対物レンズ 26を光軸（ Z軸）方向へ移動させることによって、標本に対する対物レンズ 26のフォーカスを調整する。

[0018] 蛍光フィルタキューブ 34は、対物レンズ 26を透過した光束を分割する。蛍光フィルタキユーブ 34は、図 2の紙面に直交する方向へ複数配置されており、観察に応じて種類の異なる蛍光キューブフィルタを選択することができる。また、結像レンズ 38は種類の異なる複数のレンズで構成され、結像レンズ 38の交換によって観察倍率を切り換えることができる。

[0019] ファイバ 7によって水銀ランプ（図示せず)から出射された照明光は、コレクタレンズ 41、フィールドレンズ 40、蛍光フィルタキューブ 34、対物レンズ 26、およびシールドガラス 22aを透過してペトリディッシュ 20内の標本に照射される。標本で励起された蛍光は、シールドガラス 22a、対物レンズ 26、蛍光フィルタキューブ 34、結像レンズ 3 8を介して冷却カメラ 300の受光面に達し、標本の像が結像される。

[0020] 熱交^^ 203は顕微鏡部 150の下方に配置されている。熱交^^ 203はメインヒータ 201とアルミ製フィン 201aとで構成されている。

[0021] ファン 202は顕微鏡部 150の下方の熱交^^ 203の後方に配置されている。ファン 202は熱交 203で暖められた空気をダクト 63を介して顕微鏡部 150の上方へ供給する。顕微鏡部 150の上方には、チャンバ本体 100と透過位相差照明光学系 4 0とを収容するケーシングが配置されており、ダクト 63を受ける開口部 8 laが設けられている。ダクト 63から開口部 8 laを介してチャンバ本体 100の周囲へ供給された空気はチャンバ本体 100に熱を奪われた後、ケーシングに設けられた開口部 81bから排出される。そして、顕微鏡部 150の下方へ戻り、再び熱交換 203で加熱される。すなわち、空気は第 1の筐体 81内を循環する。メインヒータ 201、およびファン 202の出力はチャンバ温度制御回路 200によって制御される。ファン 202は、温度制御開始時には最大出力で運転され、チャンバ 100の温度が設定温度に達した後には出力を下げて運転される。

[0022] なお、第 1の筐体 81の上部には、標本を入れたペトリディッシュ 20を出し入れするための筐体蓋 82が設けられている。筐体蓋 82は第 1の筐体 81の開口を密閉すると同時に外光 (蛍光灯等の部屋の照明）の侵入を遮断する。

[0023] 第 2の筐体 83は断熱部材 85を介して第 1の筐体 81と結合している。第 2の筐体 83 は、冷却カメラ 300と、ファイバ 7と、ファン 84とを収容する。第 2の筐体 83の外部には外気温度センサ 221が設けられている。

[0024] ファン 84は、冷却カメラ 300や基板（図示せず)で発生した熱で暖められた空気を外部へ排出し、第 2の筐体 83内の温度を外気温度程度に保っために使用される。

[0025] 外気温度センサ 221は第 2の筐体 83の外部に配置され、顕微鏡装置が置かれた外気温度を測定する。外気温度センサ 221の出力信号は外気温度測定回路 220を経由してマイコン 401へ出力され、顕微鏡装置が作動可能の温度にある力否かの判定に使用される。

[0026] マイコン 401は、例えば第 2の筐体 83内に配置され、チャンバ温度制御回路 200、加湿器温度制御回路 210、外部温度測定回路 220、チャンバ温度設定回路 250、および加湿器温度設定回路 251等が接続されている。マイコン 401は、これらの回路、および顕微鏡部 150の駆動等、顕微鏡装置全体の制御を行う。マイコン 401には、さらに、計測されたチャンバ本体 100の温度、加湿器 211の温度、および外気温度に基づいて、顕微鏡装置が作動可能な温度にある力否かの判定結果を表示する表示部（報知装置） 301が接続されている。マイコン 401は、チャンバ温度センサ 204、顕微鏡温度センサ 151及び加湿器温度センサ 212の出力が所定の温度範囲内になつたときに顕微鏡観察が可能であることを表示部 301に表示させる。なお、マイコン 4 01および表示部 301を外付けとして、顕微鏡装置外に配置することも可能である。

[0027] 図 1に示すように、顕微鏡装置にはパソコン 5が接続されている。パソコン 5は、通信インタフェース (通信 IF)を介して顕微鏡装置のマイコン 401と接続されており、離れた場所カゝら顕微鏡装置を制御できるようにディスプレイ 6に顕微鏡装置で得られた標本の像等を表示する。さらに、例えば、パソコン 5を介して顕微鏡装置のステージ 23 の XYZ方向への移動を制御することができる。このように、パソコン 5は、顕微鏡装置に対する入出力装置として機能する。

[0028] 次に、上記顕微鏡装置の操作を説明する。図 3は、チャンバ本体 100の温度が安定した力否かの判定を説明するための図、図 4は、顕微鏡部 150の温度が安定したか否かの判定を説明するための図である。図 5、 6は外気温、チャンバ温度、加湿器温度、顕微鏡温度に基づいて顕微鏡装置の使用準備完了を判断するための制御の流れを説明するためのフローチャートである。この処理は、基本的にマイコン 401によつて制御される。図 3、 4において、横軸及び縦軸はそれぞれ時間及び温度を示す。

[0029] まず、顕微鏡装置の電源をオンにする（Sl)。

[0030] 次に、チャンバ温度設定回路 250に設定されたチャンバ設定温度 Tcを読み出す（ S2)。その後、チャンバ温度制御回路 200によるチャンバ温度制御を開始する（S3) 。すなわち、メインヒータ 201およびファン 202を制御して、チャンバ本体 100内の温度をチャンバ設定温度 Tcに調節する制御を開始する。

[0031] 次に、加湿器温度設定回路 251に設定された加湿器設定温度 Tchを読み出す (S 4)。その後、加湿器温度制御回路 210による加湿器温度制御を開始する（S5)。すなわち、加湿器ヒータ 214を制御して、加湿器ボトル 215内の温度を加湿器設定温度 Tchに調節する制御を開始する。

[0032] 次に、外気温度センサ 221で外気温度 Tpを測定し、測定した外気温度 Τρを表す温度信号を外部温度測定回路 220でデジタル信号に変換してマイコン 401に入力する（S6)。

[0033] マイコン 401は、取得したチャンバ設定温度 Tc,および外気温度 Tpに基づいて、 Tc-Tp >Tlであるか否かを判断する（S7)。 T1は、加湿器ヒータ 214の出力と顕微鏡装置の保温性能力も決定される定数である。例えば、加湿器ヒータ 214の出力が大きい場合、または顕微鏡装置の保温性能が良いときは、チャンバ設定温度 Tcと外気温度 Tpの差が大きくても、顕微鏡装置の使用可能とする。そこで、一般的に、室温、すなわち外気温度 Tpが 15°Cでチャンバ温度を 40°Cに設定可能な顕微鏡装置では、 T1 = 25°Cとする。 Tc-Tp>Tlであるとき (Y)、表示部 301に制御信号を出力し、外気温度 Tpが不適である、すなわち、チャンバ設定温度 Tcに対して外気温度 Tp が低すぎることを表示部 301に表示する（S8)。

[0034] マイコン 401は、 Tc- Τρ >Τ1でないとき（N)、 Tc- Τρ<Τ2であるか否かを判断する（S9)。 T2は、定数 T1よりも小さい定数である。本実施形態の顕微鏡装置においては、チャンバ設定温度 Tcは外気温度 Tpよりも大きい必要がある。そこで、顕微鏡装置内部のモータ等の発熱による温度上昇 Tuを考慮すると、 Tc > (Tp+Tu)で顕微鏡装置の使用可能となる。 Tu=T2である。そこで、一般的にモータ等の発明による温度上昇は 5°C程度であり、例えば T2 = 5°Cとする。 Tc-Tpく T2であるとき (Y)、表示部 301に制御信号を出力し、外気温度 Tpが不適である、すなわち、チャンバ設定温度 Tcに対して外気温度 Tpが高すぎることを表示部 301に表示する（S10)。

[0035] その後、チャンバ温度センサ 204でチャンバ本体 100の温度（チャンバ温度 Tb)を測定し、測定したチャンバ温度 Tbの信号をマイコン 401へ入力する（Sl l)。

[0036] マイコン 401は、測定したチャンバ温度 Tb、およびチャンバ設定温度 Tcに基づいて、 Tc-Tdl≤Tb≤Tc+Tdlの条件を満たす状態が所定時間 tsl (例えば、 5分程度)以上維持されたカゝ否かを判断する（S12)。 Tdlは定数 (例えば、 0. 1°C程度)である。すなわち、図 3に示すように、チャンバ本体 100内のチャンバ温度 Tb力チャンバ設定温度 Tcを基準として所定の範囲 (例えば ±0. 1°C)内にある状態が、所定時間 tsl以上維持されたか否かを判断する。

[0037] Tc-Tdl≤Tb≤Tc+Tdlの条件を満たす状態が所定時間 tsl以上維持されたとき

(γ)、マイコン 401は、チャンバ温度 Tbが安定したと判断してチャンバ OKフラグを立てる（S13)。一方、 Tc_Tdl≤Tb≤Tc+Tdlの条件を満たす状態が所定時間 tsl以上維持されなかったとき（N)、マイコン 401はチャンバ OKフラグを下げる（S14)。

[0038] その後、マイコン 401は、外気温度 Tpとチャンバ温度 Tbとチャンバ設定温度 Tcとから、顕微鏡装置が有する所定の近似式等を用いてチャンバ温度安定予想時間を算出する（S15)。チャンバ温度安定予想時間は、具体的には、 Tc_Tdl≤Tb≤Tc+ Tdlの条件を満たす状態が所定時間 tsl以上維持され、チャンバ温度 Tbが安定したと判断できるまでの予想時間である。次に、マイコン 401は表示部 301に制御信号を出力し、算出されたチャンバ温度安定予想時間を表示部 301に表示する（S 16)。

[0039] その後、加湿器温度センサ 212で加湿器温度 Thを測定し、測定した加湿器温度 T hの信号をマイコン 401へ入力する（図 6の S17)。

[0040] マイコン 401は、測定した加湿器温度 Th、および加湿器設定温度 Tchに基づ、て、 Th-Td2≤Tch≤Th+Td2の条件を満たす状態が所定時間 ts2 (例えば、 5分程度 )以上維持されたカゝ否かを判断する（S18)。 Td2は定数 (例えば、 0. 2°C程度)である。すなわち、加湿器ボトル 215内の蒸留水の温度、すなわち加湿器温度 Th力カロ湿器設定温度 Tchを基準として所定の範囲 (例えば ±0. 2°C)内にある状態が、所定時間 ts2以上維持されたか否かを判断する。

[0041] Th-Td2≤Tch≤Th+Td2の条件を満たす状態が所定時間 ts2以上維持されたとき (Y)、マイコン 401は、加湿器温度 Thが安定したとして加湿器 OKフラグを立てる（ S19)。一方、 Th-Td2≤Tch≤Th+Td2の条件を満たす状態が所定時間 ts2以上維持されなかったとき（N)、マイコン 401は、加湿器 OKフラグを下げる（S20)。

[0042] その後、マイコン 401は、外気温度 Tpと加湿器温度 Thと加湿器設定温度 Tchとから顕微鏡装置が有する所定の近似式等を用いて加湿器温度安定予想時間を算出する（S21)。加湿器温度安定予想時間は、具体的には、 Th-Td2≤Tch≤Th+Td2 の条件を満たす状態が所定時間 ts2以上維持され、加湿器温度 Thが安定したと判断できるまでの予想時間である。次に、マイコン 401は表示部 301に制御信号を出力し、算出された加湿器温度安定予想時間を表示部 301に表示する（S22)。

[0043] その後、顕微鏡温度センサ 151で顕微鏡部 150の顕微鏡温度 Tmcを測定し、測定した顕微鏡温度 Tmcの信号をマイコン 401へ入力する（S23)。

[0044] マイコン 401は、所定時間 ts (例えば、 5分程度）内の顕微鏡温度 Tmcの最大値 T mと最小値 Tnとの差 (Tm— Tn)を求める（S24)。その後、（Tm— Tn) <基準値 Tf であるか否かを判断する（図 4参照）（S25)。顕微鏡部 150の画像の温度変化によるピントずれが大きい場合、基準値 Tfは小さな値に保つ必要がある。例えば、基準値 T f=0. 2〜0. 3°Cとする。（Tm— Tn)く基準値 Tfであるとき（Y)、マイコン 401は、顕微鏡温度 Tmcが安定したと判断して顕微鏡 OKフラグを立てる（S26)。一方、（Tm -Tn) <基準値 Tfの条件を満たす状態が所定時間 ts以上維持されな力つたとき (N )、マイコン 401は、顕微鏡 OKフラグを下げる（S27)。

[0045] 次に、マイコン 401は、外気温度 Tpと、顕微鏡温度 Tmcと、差 (Tm— Tn)とから、顕微鏡装置が有する所定の近似式等を用いて顕微鏡温度安定予想時間を算出する（S28)。顕微鏡温度安定予想時間は、顕微鏡温度 Tmcが安定したと判断できるまでの予想時間である。次に、マイコン 401は表示部 301に制御信号を出力し、算出された加湿器温度安定予想時間を表示部 301に表示する（S29)。

[0046] 次に、マイコン 401は、チャンバ OKフラグ、加湿器 OKフラグ及び顕微鏡 OKフラグが全部立っている力否かを判断する（S30)。チャンバ OKフラグ、加湿器 OKフラグ及び顕微鏡 OKフラグが全部立っているとき (Y)、マイコン 401は、顕微鏡装置が使用可能な状態となったと判断し、表示部 301に制御信号を出力して、顕微鏡装置の使用準備が完了したこと、すなわち顕微鏡装置による観察が可能な状態であること、を表示部 301に表示する（S31)。このように、顕微鏡装置全体の温度が安定して良好な観察が可能となったことを表示部 301に表示するので、焦点ドリフトの小さい観察を行うことができる。

[0047] 使用準備が完了したことを表示部 301に表示した後、又はチャンバ OKフラグ、カロ湿器 OKフラグ及び顕微鏡 OKフラグの、ずれかが立って、な、とき（N)、ステップ S 2に戻る。

[0048] 図 7は、顕微鏡装置を用いたタイムラブス撮影の手順を説明するためのフローチヤートである。図 7のフローチャートでは、タイムラブス撮影の流れを判りやすく説明するために、マイコン 401の制御およびパソコン 5における制御をあわせて示している。

[0049] まず、顕微鏡装置の電源をオンにする（S51)。

[0050] 次に、パソコン 5の図示しない入力装置（例えばキーボード）の操作によりチャンバ温度 (例えば 37°C)、加湿器温度 (例えば 40°C)を設定する（S52)。パソコン 5で設定されたチャンバ温度および加湿器温度は通信 IFを介して、チャンバ温度設定回路 250および加湿器温度設定回路 251にそれぞれ送られ、チャンバ設定温度 Tc,および加湿器設定温度 Tchとして設定される。

[0051] マイコン 401は、チャンバ温度 Tb、加湿器温度 Th、顕微鏡温度 Tmcを測定し、各温度制御を開始する（S53)。次に、チャンバ本体 100、加湿器 211及び顕微鏡部 1 50の温度が安定したカゝ否かを判断する（S54)。チャンバ本体 100、加湿器 211及び顕微鏡部 150の温度が安定したと判断すると (Y) ,マイコン 401は制御信号を表示部 301へ出力して、顕微鏡装置の使用準備が完了したことを表示部 301に表示する (S55)。一方、チャンバ本体 100、加湿器 211及び顕微鏡部 150の温度がまだ安定していないと判断されると、 S52へ戻り、各温度制御を繰り返す。これらの処理は、上述した図 5, 6のフローチャートに従って行われる。

[0052] ユーザは、表示部 301上の使用準備完了の表示を確認した後、筐体カバー 82およびチャンバ蓋 21を開け、標本が収容されたペトリディッシュ 20をチャンバ本体 100 内に入れる。ユーザは、チャンバ本体 100内にペトリディッシュ 20を置いた後、チャンバ蓋 21、筐体カバー 82を閉じる。

[0053] 次に、ユーザは標本の観察部位の選択、観察記録条件の設定等をパソコン 5とそのディスプレイ 6の GUIによる操作インタフェースを使って実施する。顕微鏡装置を制御するマイコン 401は図示しない制御装置を制御して、ユーザのパソコン 5の操作に応じて顕微鏡装置の各部を駆動する（S56)。

[0054] 具体的にはユーザはパソコン 5の入力装置（例えば、キーボードやマウス）で以下の設定操作を行う。

•標本に対する対物レンズ 26の相対位置 (XYZ方向）、照明光量、観察方法 (位相差観察/蛍光観察)、観察倍率の設定を変更する。

•パソコン 5のディスプレイ 6に表示された標本の像を見ながら、標本の中でタイムラプス観察記録すべき複数の箇所を探し、その記録条件 (記録インターバル、記録時間（又は記録サイクル数) )、相対位置を登録する。

[0055] 顕微鏡を制御するマイコン 401は、通信 IFを介して入力されたユーザ操作に応じたノソコン 5からの信号に応じて、以下の設定を行う。

•観察方法の切換指示に応じて、 LED光源 47を点灯調光したり、水銀ランプ（図示せず)を点灯調光したり、蛍光フィルタキューブ 34を切り換えたりする。

•倍率切換指示に応じて、モータ（図示せず)を駆動し、結像レンズ 38を切り換えて光学倍率の変更を行う。

[0056] その後、ノソコン 5は入力されたタイムラブス記録条件を基にして、以下のチェックを行う（S57)。

•冷却カメラ 300の記録する画像の予想総記録サイズがパソコン 5又は外部に接続された画像記録装置の容量範囲内か。

'設定された記録インターバルが実行可能な範囲か。

[0057] 次に、タイムラブス撮影記録をスタートするか否かを判断する（S58)。タイムラブス撮影記録のスタートはパソコン 5のキーボード等の操作に応じて指示される。

[0058] タイムラブス撮影記録をスタートしな、場合 (N)は、 S56へ戻る。タイムラブス撮影記録をスタートする場合 (Y)、パソコン 5は登録されたタイムラブス観察箇所と観察記録条件とを通信 IFを介してマイコン 401に送る。マイコン 401は以下のように撮影記録する（S59)。

[0059] まず、標本内の第 1観察箇所を撮影記録する。

•対物レンズ 26を指定の XYZ座標に移動させる。

•倍率を指定倍率に切り換える。

•設定された観察モードに応じて、照明光源 (透過照明光源/蛍光光源)を切り換え、照明光量の設定を変更する。

•顕微鏡部 150の撮影記録条件が全て整った後、冷却カメラ 300を駆動して撮影を行う。

• 1つの観察箇所を複数の観察モードで撮影記録する設定の場合には、観察モード、照明光量の設定変更を行った後、冷却カメラ 300を駆動して撮影を行う。

[0060] 第 2観察箇所、第 3観察箇所 · · ·と順次観察箇所を切り換えて全ての観察箇所を撮影記録する。設定変更は第 1観察箇所の場合と同様である。

[0061] 次に、マイコン 401は、タイムラプス期間（記録時間）終了カゝ否かを判断する（S60) 。タイムラブス期間終了でないとき (N)、インターバル待ち終了か否かを判断する（S 61)。この判断はインターノレ待ち終了まで繰り返される。インターバル待ち終了であるとき (Y)、ステップ S59に戻る。タイムラブス期間終了であるとき (Y)、マイコン 40 1は制御信号を表示部 301へ出力し、タイムラブス撮影完了を表示部 301に表示する（S62)。

[0062] 以上説明したタイムラブス撮影では、温度、湿度、 CO濃度が管理された培養環境

2

の中で標本 (細胞)を生かしつつ、常にピントの合った状態で自動的に写真撮影を行つて、標本の経時変化を記録することができる。

[0063] なお、タイムラブス記録が開始された後も外気温度 Tp、チャンバ温度 Tb、加湿器温度 Th、および顕微鏡温度 Tmcは定期的にチェックされる。したがって、顕微鏡装置の使用可否判定、準備完了判定の条件に合致しなくなったときは、異常であることを表示部 301に表示する。

[0064] この実施形態によれば、チャンバ本体 100、加湿器 211及び顕微鏡部 150の温度が安定した後に、タイムラブス撮影を開始することができるので、撮影中における顕微鏡部 150の温度変化によって生じる焦点ドリフトを防止することができる。また、チヤンバ本体 100内の温度条件や加湿器 211の温度条件だけでなぐ顕微鏡部 150 の温度チヱックをした上で、観察を開始することができ、観察中の顕微鏡部 150の温度変化による焦点ドリフトを抑制できる。

[0065] 更に、設定される温度条件、具体的にはチャンバ温度設定回路 250に設定されるチャンバ設定温度 Tcと加湿器温度設定回路 251に設定される加湿器設定温度 Tch 1S 温度センサ 204, 212によって計測されるチャンバ本体 100や加湿器 211の温度条件に適合するかどうかを予めチェックして報知する。したがって、適合しない場合には室温を変更する等の対応をとることができる。また、各種の温度条件が適合して装置が使用可能になるまでの推定時間を知ることができるので、実験の準備を無駄なく行なうことが可能である。

[0066] なお、顕微鏡装置の準備完了後に、タイムラブス撮影を自動で開始するように構成することも可能である。具体的には、顕微鏡装置の電源をオンにした後、ユーザは標本の観察部位の選択、および観察記録条件の設定等を行う。ユーザは、さらにバソコン 5のキーボード等の操作により、タイムラブス撮影記録のスタートを指示する。顕微鏡装置のマイコン 401は、設定内容に応じて顕微鏡装置の各部を制御し、パソコン 5 は S57におけるチェックを行う。その後、顕微鏡装置はチャンバ温度制御、およびカロ湿器温度制御を行い、チャンバ本体 100、カロ湿器 211、および顕微鏡部 150の温度が安定したら、顕微鏡装置の使用準備が完了したことを表示部 301に表示させる。これと同時に、顕微鏡装置によるタイムラブス撮影記録が自動的に開始される。

[0067] なお、上記実施形態では報知装置として表示部 301を用いて視覚的に観察者に顕微鏡観察が可能であること等を知らせたが、例えば音声によって観察者に顕微鏡観察が可能であること等を知らせるようにしてもよ、。

[0068] なお、チャンバ温度センサ 204と顕微鏡温度センサ 151の出力に基づいて顕微鏡観察の可否を判断するようにしてもよい。この場合は、加湿器 211の温度を測定する加湿器温度センサ 212を省略することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

本出願は日本国特許出願 2006— 163538号（2006年 6月 13日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 顕微鏡装置であって、

顕微鏡部と、

前記顕微鏡部に隣接して配置され、前記顕微鏡部により観察する標本を収納するチャンバと、

前記チャンバに接続され、前記チャンバ内を加湿する加湿器と、

前記チャンバ内の温度を測定するチャンバ温度センサと、

前記顕微鏡部の温度を測定する顕微鏡温度センサと、

前記チャンバ温度センサおよび前記顕微鏡温度センサの出力に基づ!/、て顕微鏡観察の可否を判定する判定装置とを備える顕微鏡装置。

[2] 請求項 1に記載の顕微鏡装置において、

前記加湿器の温度を測定する加湿器温度センサをさらに備え、

前記判定装置は、前記加湿器温度センサの出力をさらに加えて、前記顕微鏡観察の可否を判定する顕微鏡装置。

[3] 請求項 2に記載の顕微鏡装置において、

顕微鏡観察が可能な状態にあるか否力を報知する報知装置をさらに備え、前記判定装置は、前記チャンバの温度、前記加湿器の温度及び前記顕微鏡部の温度が略一定になると顕微鏡観察が可能な状態になったと判定し、顕微鏡観察が可能な状態になったことを前記報知装置に報知させる顕微鏡装置。

[4] 請求項 2または請求項 3に記載の顕微鏡装置にお、て、

外気温度を測定する外気温度センサをさらに備え、

前記判定装置は、前記外気温度センサの出力をさらに加えて、前記顕微鏡観察の可否を判断する顕微鏡装置。

[5] 請求項 4に記載の顕微鏡装置において、

前記チャンバの温度を設定するチャンバ温度設定回路をさらに備え、前記外気温度センサで測定される前記外気温度を Tp、前記チャンバ温度設定回路で設定されるチャンバ設定温度を Tc, Tl, T2をそれぞれ定数とすると、

前記判定装置は、 Tc一 Τρ>Τ1であるとき、又は Tc一 Tpく Τ2であるときに、前記報知装置に前記外気温度が不適であることを警告させる顕微鏡装置。

[6] 請求項 2に記載の顕微鏡装置において、

前記加湿器の温度を設定する加湿器温度設定回路をさらに備え、

前記チャンバ温度センサで測定されるチャンバ温度を Tb、前記加湿器温度センサで測定される加湿器温度を Th、前記加湿器温度設定回路で設定される加湿器設定温度を Tch、前記顕微鏡温度センサで測定される顕微鏡温度の最大値を Tm、最小値を Tnとし、 Tfを基準値、 Tdl, Td2をそれぞれ定数とすると、

前記判定装置は、

I Tb-Tc | < Tdlであり、この条件を所定時間以上維持し、

I Th-Tch | <Td2であり、この条件を所定時間以上維持し、

及び (Tm—Tn) <Tfである場合に、顕微鏡観察が可能な状態になったと判定する顕微鏡装置。

[7] 請求項 3に記載の顕微鏡装置において、

前記判定装置は、前記外気温度センサで測定された前記外気温度、前記チャンバ温度センサで測定されたチャンバ温度、前記顕微鏡温度センサで測定された顕微鏡温度、及び前記加湿器温度センサで測定された加湿器温度に基づいて、顕微鏡観察が可能な状態になるまでの時間を推定し、その推定時間を前記報知装置に出力させる顕微鏡装置。