JP2005099175A - 顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 対物レンズを光軸方向に移動させずに、広い作業スペースを確保することができる顕微鏡装置を提供すること。
【解決手段】 顕微鏡装置は、光源部1からの照明光を生物標本Sに照射する照明光学系10と、生物標本Sからの光を検出する観察光学系20と、生物標本Sを載置する固定ステージ3と、観察光学系10を載置して、観察光学系10の検出位置(X=0)と非検出位置(X=D)との間で観察光学系10を移動するスライダ4とを備える。
【選択図】 図2
【解決手段】 顕微鏡装置は、光源部1からの照明光を生物標本Sに照射する照明光学系10と、生物標本Sからの光を検出する観察光学系20と、生物標本Sを載置する固定ステージ3と、観察光学系10を載置して、観察光学系10の検出位置(X=0)と非検出位置(X=D)との間で観察光学系10を移動するスライダ4とを備える。
【選択図】 図2
Description
本発明は、顕微鏡装置、特にバイオサイエンス分野で用いられる光学顕微鏡に関する。
近年、生体の各部位の働きを調べるバイオサイエンス分野において、光学顕微鏡は、様々な目的で多用されている。電気生理学実験に用いられる光学顕微鏡装置では、生物標本を載せるステージの上に多数の電極針やマニピュレータ等を配置して、観察や測定のためのセッティング作業を行う。セッティング作業中は、直動式の対物レンズ切り替え装置に保持された作動距離が異なる二つの対物レンズのうち、作動距離の長い方の対物レンズを観察者側に配置して、ステージ上にできるだけ広いスペースを確保している(例えば、特許文献1参照)。
上記の従来技術では、対物レンズ切り替え装置を二つの対物レンズの配列方向に水平移動させるだけなので、広いスペースを確保することはできず、より広いスペースを確保しようとすると、対物レンズ切り替え装置を対物レンズの光軸に沿って上方向に移動させなければならない。しかし、対物レンズの上方向への移動は、スペース確保の点で効率的ではなく、さらに、観察/測定時の焦点調整に長時間を要するという問題がある。
(1)請求項1の顕微鏡装置は、照明光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、試料からの光が導かれる観察光学系と、試料を載置する固定ステージと、観察光学系が試料上にある検出位置と観察光学系が試料上になく、試料の上方に空間が生じる非検出位置との間で観察光学系を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。移動手段は、固定ステージの試料載置面と平行に観察光学系を移動することが好ましい。
(2)請求項2の顕微鏡装置は、照明光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と試料からの光が導かれる観察光学系と、試料を載置する固定ステージと、照明光学系および観察光学系を各々の光軸が合致した状態で、観察光学系が試料上にある検出位置と観察光学系が試料上になく、試料の上方に空間が生じる非検出位置との間で照明光学系と観察光学系の両者を移動する移動手段とを備えることを特徴とする。この顕微鏡装置は、観察光学系が検出位置にあるときの光軸と固定ステージの試料載置面とが交差する地点に向けて光ビームを照射する投光手段をさらに備えることが好ましい。
(3)請求項1〜4の顕微鏡装置は、試料を測定するための測定器具が固定ステージ上に配置されることが好ましい。
本発明によれば、対物レンズを光軸方向に移動させるのに対し、ステージ上に広い作業スペースを確保することができる。
以下、本発明による顕微鏡装置について、図1〜4を参照しながら説明する。図1〜4において、同じ構成部品には同一符号を付し、直交座標にて方向を表す。
〈第1の実施の形態〉
図1〜3は、本発明の第1の実施の形態による顕微鏡装置の全体構成を示す構成図または部分上面図である。
図1には、生物標本Sを観察/測定するときの顕微鏡装置の状態が示されている。図1に示される顕微鏡装置は、正立型であり、光源部1、光ファイバ2、固定ステージ3、スライダ4、直立ベース5、アーム6、XY移動ステージ7、基台8、照明光学系10および観察光学系20を備えている。
図1〜3は、本発明の第1の実施の形態による顕微鏡装置の全体構成を示す構成図または部分上面図である。
図1には、生物標本Sを観察/測定するときの顕微鏡装置の状態が示されている。図1に示される顕微鏡装置は、正立型であり、光源部1、光ファイバ2、固定ステージ3、スライダ4、直立ベース5、アーム6、XY移動ステージ7、基台8、照明光学系10および観察光学系20を備えている。
固定ステージ3は、生物標本Sが入った培養容器(不図示)を載置する平板3aと、基台8に固設され、平板3aを支持する複数の支柱3bとから成る。スライダ4は、XY移動ステージ7に載置され、XY移動ステージ7に対してX方向に移動できるように構成されている。つまり、スライダ4は、観察者に近づく方向と遠ざかる方向に移動できる。従って、スライダ4の移動方向は、平板3aの生物標本Sを載置する平面と平行である。XY移動ステージ7は、基台8に載置され、基台8に対してXおよびY方向に移動できるように構成されている。直立ベース5は、スライダ4に固設され、−X方向に延在するアーム6を支持している。アーム6は、対物レンズ切り替え部25と接眼鏡筒26を保持し、接眼鏡筒26は、撮影鏡筒27を保持している。
照明光学系10は、反射ミラー11、フィールドレンズ12、開口絞り13およびコンデンサレンズ14から成る。照明光学系10は、XY移動ステージ7に取り付けられており、XY移動ステージ7によりXおよびY方向に移動するが、スライダ4による移動は行わない。
観察光学系20は、対物レンズ21、リレーレンズ22、プリズム23および接眼レンズ24から成る。対物レンズ21は、対物レンズ切り替え部25に取り付けられ、リレーレンズ22、プリズム23および接眼レンズ24は、接眼鏡筒26に収納されている。従って、観察光学系20は、アーム6および直立ベース5を介してスライダ4に保持されている。スライダ4がX方向に移動すると、観察光学系20もX方向に移動する。なお、対物レンズ切り替え部25は、従来技術で説明した直動式でもよく、レボルバ式でもよい。
図2には、生物標本Sを観察/測定するためのセッティング時の顕微鏡装置の状態が示されている。セッティングとは、生物標本Sを観察位置へ配置したり、測定器具の全部または一部を固定ステージ3上で生物標本Sの周辺に配置することを指している。このような配置には、測定器具の全部または一部の位置決めも含まれる。なお、図2では、光源部1と光ファイバ2は、図示が省略されている。
図2の顕微鏡装置は、図1に対して、スライダ4が観察者から遠ざかる方向、すなわち+X方向に距離Dだけ移動したことにより、直立ベース5、アーム6および観察光学系20も距離Dだけ移動した状態を示している。固定ステージ3、XY移動ステージ7および照明光学系10は、移動せず静止したままである。図2の状態は、図1に比べて、固定ステージ3の上方に大きな空間が形成されていることが一目瞭然である。
セッティング作業のためのスライダ4の移動方向は、+X方向、すなわち観察者からみて遠方が望ましい。観察者は、スライダ4の移動により生じた固定ステージ3上の空間に測定器具を配置、位置決めをすることができる。この移動方向を採ることにより、固定ステージ3上でのセッティング作業が容易になるとともに、スライダ4を−X方向に移動させて、観察光学系20を検出位置に戻す際にも固定ステージ3上の測定器具が邪魔にならない。
図3を参照しながら、スライダ4の移動に伴う顕微鏡装置の状態の変化、すなわち、観察/測定状態とセッティング状態との間の変化について説明する。なお、顕微鏡装置における観察/測定状態は、観察光学系20の検出位置に対応し、顕微鏡装置におけるセッティング状態は、観察光学系20の非検出位置に対応する。
図3(a)は、図1の顕微鏡装置を模式的に示す部分上面図、図3(b)は、図2の顕微鏡装置を模式的に示す部分上面図である。図3(a)は、観察/測定状態を示し、観察光学系の光軸AXの位置は、生物標本S(図3(a)では不図示)の真上、X=0である。図3(b)は、マニピュレータ(測定器具)30のセッティング状態を示し、観察光学系の光軸AXの位置は、X=Dである。スライダ4、直立ベース5、アーム6および観察光学系が距離Dだけ+X方向へ移動することにより、生物標本Sの周辺には大きな空間が形成されるので、セッティング作業は容易になる。なお、距離Dは、セッティング作業に支障をきたさない程度であれば、任意に選ぶことができる。
以下、図1および2を参照しながら、セッティングおよび観察/測定の手順について説明する。
先ず、顕微鏡装置を図2に示されるセッティング状態とし、培養容器に入った生物標本Sを固定ステージ3の平板3aに載置する。生物標本Sには、照明光学系10を経由してきた照明光が照射される。すなわち、光源部1から発する光は、光ファイバ2を経由し、平行光束となって反射ミラー11に入射し、反射ミラー11で光路を+Z方向に曲げられ、フィールドレンズ12で開口絞り13の位置に結像した後、コンデンサレンズ14で再び平行光束となって生物標本Sに至る。この状態で、生物標本Sの観察、測定したい部位が照明されるように培養容器の概略の位置決めを行う。なお、光源部1からの照明光は、光ファイバ2を通って照明光学系10へ入射するので、光源部1の設置場所は、光ファイバ2の長さに応じて自由に選ぶことができる。また、光ファイバ2を使用しない場合は、光源部1は、照明光学系10を収納するカバー部材15に取り付けることができる。
先ず、顕微鏡装置を図2に示されるセッティング状態とし、培養容器に入った生物標本Sを固定ステージ3の平板3aに載置する。生物標本Sには、照明光学系10を経由してきた照明光が照射される。すなわち、光源部1から発する光は、光ファイバ2を経由し、平行光束となって反射ミラー11に入射し、反射ミラー11で光路を+Z方向に曲げられ、フィールドレンズ12で開口絞り13の位置に結像した後、コンデンサレンズ14で再び平行光束となって生物標本Sに至る。この状態で、生物標本Sの観察、測定したい部位が照明されるように培養容器の概略の位置決めを行う。なお、光源部1からの照明光は、光ファイバ2を通って照明光学系10へ入射するので、光源部1の設置場所は、光ファイバ2の長さに応じて自由に選ぶことができる。また、光ファイバ2を使用しない場合は、光源部1は、照明光学系10を収納するカバー部材15に取り付けることができる。
次に、顕微鏡装置をスライダ4の移動により、図1に示される観察/測定状態とし、顕微観察により、生物標本Sの観察、測定したい部位の正確な位置決めと焦点調整を行う。生物標本Sの別の部位を観察する場合は、XY移動ステージ7により観察光学系20全体をXまたはY方向に移動する。焦点調整を行う場合は、対物レンズ21をその光軸AXに沿って移動させればよい。
図1を参照すると、生物標本Sからの光は、観察光学系20により観察される。すなわち、生物標本Sからの光は、対物レンズ21、リレーレンズ22を経由してプリズム23に入射し、2つの光路に分岐される。一方の光は、接眼レンズ24で観察像として観察され、他方の光は、不図示のカメラで撮像される。
続いて、顕微鏡装置を、スライダ4の移動により、図2に示されるセッティング状態とし、セッティング作業を開始する。例えば、電気生理学実験で多用されるパッチクランプ法を実施するためのセッティング作業は、電極針を3次元空間で位置決めする複数台のマニピュレータ30を固定ステージ3上に載置することである。複数台のマニピュレータを位置決めして配置する際には、固定ステージ3上の広い空間で、生物標本Sが照明された状態で行われるので、作業性が良好である。特に、生物標本Sの真上、すなわち観察光学系20の光軸上で+Zの位置から生物標本Sを見ることができるので、位置決め作業は一層容易且つ正確にできる。
セッティング作業が終了すると、顕微鏡装置を、スライダ4の移動により、再び図1に示される観察/測定状態に戻す。すなわちX=0となるように、スライダ4、直立ベース5、アーム6および観察光学系20を移動する。このとき、観察光学系20の焦点調整は既に終わっているので、直ちに観察/測定を開始することができる。
顕微鏡装置を、観察/測定状態とし、観察視野内に電極針の先端部と生物標本Sの細胞を配置して、マニピュレータを操作して電極針先端を細胞膜に刺入し、細胞膜をクランプして膜の内外を流れる電流を測定する。例えば、接眼レンズ24による双眼観察時の視野数を25mm、対物レンズ21の倍率を10倍とすると、実視野は直径2.5mmであり、対物レンズ21の倍率を高くするとそれに比例して実視野は小さくなる。
このような微細空間での作業を正確且つ短時間に行うためには、初期設定すなわち正確なセッティングが必須である。本実施の形態の顕微鏡装置を用いると、固定ステージ3上に広い作業空間が得られるので、初期設定すなわち正確なセッティングが可能となる。
〈第2の実施の形態〉
図4は、本発明の第2の実施の形態による顕微鏡装置の全体構成を示す構成図である。図4は、図2に示される第1の実施の形態に対応する図であり、観察/測定のためのセッティングの状態を示す。
図4は、本発明の第2の実施の形態による顕微鏡装置の全体構成を示す構成図である。図4は、図2に示される第1の実施の形態に対応する図であり、観察/測定のためのセッティングの状態を示す。
図4に示される顕微鏡装置においては、正立型の顕微鏡本体100は、光源部1、直立ベース5、アーム6、照明光学系10、観察光学系20、対物レンズ切り替え部25、接眼鏡筒26および撮影鏡筒27を備えている。光源部1は、マウント1aにより直立ベース5に取り付けられている。
固定ステージ3、スライダ4、XY移動ステージ7および基台8は、図1または2と同じ構成である。顕微鏡本体100は、スライダ4に載置され、基台8に対してX方向に移動できるとともに、XY移動ステージ7によりXおよびY方向に移動できるように構成されている。すなわち、照明光学系10および観察光学系20は、それぞれの光軸AX´およびAXを合致させたまま、スライダ4によるX方向の移動とXY移動ステージ7によるX−Y移動とが可能である。
本実施の形態では、図示のように、投光装置30が固定ステージ3の平板3aの下面に設けられている。投光装置30は、光ビームGを生物標本Sに照射する発光器31、発光器31の照射角度を調整する調整部材32、発光器31と調整部材32を平板3aの下面に固定する固定部材33から成る。発光器31としては、LDやLEDが用いられる。光ビームGは、調整部材32の角度調整により、観察光学系20の光軸AXが生物標本Sと交差する地点を常に照射する。
第1の実施の形態と同様に、セッティング作業は、生物標本Sが照明された状態で行われるので、複数台のマニピュレータを固定ステージ3上に配置したり、マニピュレータを操作して電極針先端を観察光学系20の光軸の基準位置(X=0)に位置決めする作業が容易にできる。セッティング作業が終了すると、スライダ4によって、X=0となるように顕微鏡本体100を移動して、観察/測定を開始する。
本実施の形態では、顕微鏡本体100がスライダ4に載置され、照明光学系10と観察光学系20が一体で移動するので、セッティング状態では固定ステージ3上に広い空間が形成され、セッティング作業が容易になる。また、セッティング時と観察/測定時との間で照明光学系10と観察光学系20との位置関係は不変であるから、光軸調整等の作業は不要となる。
なお、本実施の形態では、顕微鏡本体100をスライダ4により+X方向、−X方向に移動させたが、固定ステージ3をスライダ4に固定し、顕微鏡本体100を基台8に固定することで、固定ステージ3の方を+X方向、−X方向に移動させるものでもよい。また、スライダ4の移動方向は、+X方向、−X方向に限らず、+Y方向、−Y方向としてもよい。
1:光源部
2:光ファイバ
3:固定ステージ
4:スライダ
5:直立ベース
6:アーム
7:XY移動ステージ
8:基台
10:照明光学系
20:観察光学系
30:投光装置
100:顕微鏡本体
S:生物標本
AX:観察光学系の光軸
AX´:照明光学系の光軸
2:光ファイバ
3:固定ステージ
4:スライダ
5:直立ベース
6:アーム
7:XY移動ステージ
8:基台
10:照明光学系
20:観察光学系
30:投光装置
100:顕微鏡本体
S:生物標本
AX:観察光学系の光軸
AX´:照明光学系の光軸
Claims (5)
- 照明光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、
前記試料からの光が導かれる観察光学系と、
前記試料を載置する固定ステージと、
前記観察光学系が試料上にある検出位置と前記観察光学系が試料上になく、前記試料の上方に空間が生じる非検出位置との間で前記観察光学系を移動する移動手段とを備え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、
前記移動手段は、前記固定ステージの試料載置面と平行に前記観察光学系を移動することを特徴とする顕微鏡装置。 - 照明光源からの照明光を試料に照射する照明光学系と、
前記試料からの光が導かれる観察光学系と、
前記試料を載置する固定ステージと、
前記照明光学系と観察光学系とを各々の光軸が合致した状態で、前記観察光学系が試料上にある検出位置と前記観察光学系が試料上になく、前記試料の上方に空間が生じる非検出位置との間で前記照明光学系と観察光学系とを移動する移動手段とを備え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、
前記観察光学系が検出位置にあるときの光軸と前記固定ステージの試料載置面とが交差する地点に向けて光ビームを照射する投光手段をさらに備えることを特徴とする顕微鏡装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の顕微鏡装置において、
前記試料を測定するための測定器具が前記固定ステージ上に配置されることを特徴とする顕微鏡装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003330415A JP2005099175A (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | 顕微鏡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003330415A JP2005099175A (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | 顕微鏡装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005099175A true JP2005099175A (ja) | 2005-04-14 |
Family
ID=34459391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003330415A Pending JP2005099175A (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | 顕微鏡装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005099175A (ja) |
-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003330415A patent/JP2005099175A/ja active Pending
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