JP2007052387A - Microscope provided with device for removing condensable gas by air blast - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロスコープや光学顕微鏡やカメラを用いて被写体として湿った試料を用いる際に、明瞭な映像を得るマイクロスコープや光学顕微鏡やカメラに関するものである。 The present invention relates to a microscope, an optical microscope, or a camera that obtains a clear image when a wet sample is used as a subject using a microscope, an optical microscope, or a camera.
ヒトの発汗状態の連続的な観察において、発汗の微分的な状態を観察するため、乾燥空気を送風する技術はある。しかしながら、送風による水蒸気の吸着が光学素子表面におけるくもり除去を目指しているものではない。また、光学素子表面への吸着防止、有機ガスの吸着防止が光学観察において必須であることに着目し発明した。本発明の発明者は過去、局所発汗の状態を研究すると同時に発汗量を測定する局所発汗顕微プローブ（特許第２０５０７０１号）の特許を有している。この発明は発汗を観察するために間を設けたプローブを皮膚上に設置し、そのプローブ内に乾燥空気を送風し、ついで発汗より湿度の上昇を測定する手段を内蔵する局所発汗顕微プローブである。この局所発汗顕微プローブには空気が除湿部を通過する過程で除湿され、湿度がほぼゼロパーセントの乾燥空気となって供給されるとあるが、発汗による水蒸気がレンズ表面に付着し鮮明な映像を得るには完全ではなかった。 There is a technique of blowing dry air in order to observe the differential state of perspiration in continuous observation of human perspiration. However, the adsorption of water vapor by air blowing is not intended to remove cloudiness on the surface of the optical element. Further, the inventors invented paying attention to prevention of adsorption to the surface of the optical element and prevention of adsorption of organic gas in optical observation. The inventor of the present invention has in the past a patent for a local sweat microprobe (Patent No. 2050701) that measures the amount of sweat while studying the state of local sweating. This invention is a local sweating microprobe that has a probe installed on the skin with an interval for observing sweating, blows dry air into the probe, and then incorporates a means for measuring an increase in humidity over sweating. . This local sweat microscopic probe is dehumidified in the process of air passing through the dehumidifying part, and the humidity is supplied as dry air with almost zero percent, but the water vapor from perspiration adheres to the lens surface and produces a clear image. It wasn't perfect to get.
従来、本発明の発明者等が湿度を指標とした局所発汗量連続測定装置（特許文献１）が出願されている。この局所発汗量連続測定装置は、皮膚表面に装着されたカプセルの前室において皮膚表面から放散された汗の湿水分と外部から供給された乾燥空気とが拡散混合された拡散気湿がカプセルの後室に導かれ、後室に配設された湿度センサ及び温度センサにより拡散気湿の相対湿度と温度とが検知されると、湿度センサ及び温度センサからの検知信号に基づいて皮膚表面から放散された発汗量を温度依存性の無い絶対的な発汗量として演算し、その発汗量を連続的にプリンタ等でプリントアウトさせるように構成されている。 Conventionally, the inventors of the present invention have applied for a local sweating amount continuous measurement device (Patent Document 1) using humidity as an index. This device for continuous measurement of the amount of perspiration produces a diffusion air-moisture in which the moisture and moisture of sweat released from the skin surface in the anterior chamber of the capsule attached to the skin surface and the dry air supplied from the outside are diffusely mixed. When the relative humidity and temperature of the diffused air are detected by the humidity sensor and temperature sensor that are guided to the rear chamber and disposed in the rear chamber, they are dissipated from the skin surface based on detection signals from the humidity sensor and temperature sensor. The generated perspiration amount is calculated as an absolute perspiration amount having no temperature dependence, and the perspiration amount is continuously printed out by a printer or the like.
これからわかるように、上記乾燥空気は発汗量を測定するものであり、この局所発汗量連続測定装置は、皮膚表面から放散された汗の量は連続して測定することはできるが、同一部位にある多数の汗腺から汗が拍出される状況を観察することはできないため、発汗量だけでは診断不能な、例えば汗腺の異常、あるいは神経伝達の異常などを発見することができないという問題があった。 As can be seen from the above, the dry air measures the amount of perspiration, and this local perspiration amount continuous measuring device can continuously measure the amount of sweat released from the skin surface. Since it is not possible to observe the situation in which sweat is spouted from a large number of sweat glands, there is a problem that it is impossible to detect, for example, sweat gland abnormalities or neurotransmission abnormalities, which cannot be diagnosed only by the amount of sweat. .
そのため、本発明の発明者は特願第２５３８５３８号の「汗腺活動観察可能な発汗量連続測定装置」を出願し、皮膚表面から放散された汗の量を連続して測定するとともに同一部位にある汗腺の活動状態を映像で観察し、発汗量の変化と、汗腺の活動状態とを同期的に映像で表示できるようにして、汗腺の異常、あるいは神経伝達の異常などを診断できるようにした。しかしながら上記「汗腺活動観察可能な発汗量連続測定装置」は皮膚表面に着接されて発汗を検知する部位や汗腺活動を撮影する部位の構造が複雑で小型化が困難であったため、例えば小さな凹部のような身体部位に着接させることが極めて難しく、着接可能な身体部位が限定されるため、身体の任意部位の発汗量の計測や発汗活動を観察することは極めて困難であるという問題がある。 For this reason, the inventor of the present invention has filed a Japanese Patent Application No. 2538538 entitled “Sweat gland continuous measurement device that can observe sweat gland activity” and continuously measures the amount of sweat released from the skin surface and is in the same site. By observing the activity state of the sweat glands on the image, the change in the amount of sweating and the activity state of the sweat gland can be displayed synchronously on the image, so that the sweat gland abnormality or nerve transmission abnormality can be diagnosed. However, since the above-mentioned “sweating gland activity continuous measurement device capable of observing sweat gland activity” is difficult to reduce in size because the structure of the part that is attached to the skin surface and detects sweating or the part that images sweat gland activity is difficult It is extremely difficult to attach to a body part such as, and the body parts that can be attached are limited, so it is very difficult to measure the amount of sweating and observe the sweating activity of any part of the body is there.
そこで特許文献２に示すように、身体の任意部位に着接させることが可能で、その着接部位の皮膚表面からの発汗の検知や発汗活動を撮影することができるハンディ型の局所発汗顕微プローブが示されている。 Therefore, as shown in
ここにも皮膚表面からの発汗を導入する発汗導入孔と、この発汗導入孔から導入された前記発汗と外部から供給された乾燥空気とを混合して拡散気湿とする拡散室と、前記拡散室から導いた前記拡散気湿の相対湿度及び温度を検知する湿度センサ及び温度センサを取着したセンサ室と、前記皮膚表面における汗腺の活動を撮影してビデオ信号を出力する撮影手段を取着した撮影室とをカプセル内に形成したプローブにおいて、前記カプセルをハンディ型に形成するとともに、このカプセルの先端を凸状外形面に形成し、前記凸状外形面の先端部に前記発汗導入孔を形成することである。 Also here, a permeation introduction hole for introducing perspiration from the skin surface, a diffusion chamber that mixes the perspiration introduced from the perspiration introduction hole and dry air supplied from the outside to form diffusion air and moisture, and the diffusion A sensor chamber having a humidity sensor and a temperature sensor for detecting the relative humidity and temperature of the diffused moisture introduced from the chamber, and a photographing means for photographing a sweat gland activity on the skin surface and outputting a video signal are installed. In the probe in which the imaging room is formed in the capsule, the capsule is formed in a handy shape, the tip of the capsule is formed in a convex outer surface, and the perspiration introduction hole is formed in the tip of the convex outer surface. Is to form.
この乾燥空気の導入は、皮膚表面に着接されるハンディ型のカプセル先端部分の外形面が凸形に形成されており、プローブを手で持って身体の任意部位の皮膚表面に着接させることができるため、身体の任意部位の皮膚表面からの発汗を発汗導入孔から拡散室に導入することができる。拡散室において、皮膚表面からの発汗と外部から供給された乾燥空気とが混合され拡散気湿となった後、拡散気湿がセンサ室に導入されると、センサ室に設けられた湿度センサ及び温度センサは、この拡散気湿の相対湿度及び温度を検知し、それぞれの検知信号を出力する。一方、撮影手段は皮膚表面における汗腺の活動を撮影してビデオ信号を出力する。尚、前記凸状外形面に光ファイバーを設け、前記発汗導入孔の周面から前記皮膚表面を照明することができるため、皮膚表面における汗腺の活動を明瞭に撮影することができるものである。然しながらこの場合の乾燥空気もまた発汗量を明瞭に撮影するための拡散空気である。この技術の基本が汗の微分的観察であったが、同時に送風により光学素子への水蒸気による曇りを防ぐことになり鮮明な画像が得られることに気がついた。本発明はこの送風による光学系光学素子への水蒸気の吸着防止に関する。従来の顕微鏡やマイクロスコープやカメラの観察装置は収納箱から取り出すと室温、または、それ以下の温度になっていることもあり、マイクロスコープによりヒトの皮膚表面を撮影したりすると、そのレンズがくもり被写体がうまく撮影できない問題があった。前記現象は、時間が経つにつれてＣＣＤ集積回路素子により得られる画像が徐々に曇っていくときにも見られた。 The introduction of dry air is such that the outer surface of the handheld capsule tip that is attached to the skin surface is formed in a convex shape, and the probe is held by the hand to contact the skin surface of any part of the body. Therefore, perspiration from the skin surface of any part of the body can be introduced into the diffusion chamber from the perspiration introduction hole. In the diffusion chamber, after the perspiration from the skin surface and the dry air supplied from the outside are mixed to become diffuse air moisture, when the diffuse air moisture is introduced into the sensor chamber, a humidity sensor provided in the sensor chamber and The temperature sensor detects the relative humidity and temperature of this diffused air and humidity, and outputs respective detection signals. On the other hand, the photographing means photographs the activity of sweat glands on the skin surface and outputs a video signal. Since the skin surface can be illuminated from the peripheral surface of the sweat introduction hole by providing an optical fiber on the convex outer surface, the activity of sweat glands on the skin surface can be clearly photographed. However, the dry air in this case is also diffused air for clearly photographing the amount of sweating. The basis of this technique was differential observation of sweat, but at the same time, it was noticed that air blowing prevented fogging of the optical element by water vapor and a clear image was obtained. The present invention relates to prevention of adsorption of water vapor to an optical system optical element by this air blowing. When a conventional microscope, microscope, or camera observation device is taken out of the storage box, it may be at room temperature or lower, and when the human skin surface is photographed with a microscope, the lens becomes cloudy. There was a problem that the subject could not be photographed well. This phenomenon was also observed when the image obtained by the CCD integrated circuit element gradually became cloudy over time.
これはヒト皮膚表面から常に放出されている水蒸気や汗が、そのマイクロスコープ内部のＣＣＤ画像素子へ至る光学系に用いられているレンズや透明な隔壁板に水蒸気等が付着することにより生じる。同様のことは、ぬれた木の葉の観察や、ぬれた材料表面を直接観察するときにも、レンズの曇りによるマイクロスコープより得られる画像の鮮明さが失われる。これはマイクロスコープや顕微鏡の対物レンズや光学系の装置の温度が低いとき、とくにきわだって生じる。そこで、このくもりを除去することを課題とする。 This occurs when water vapor or sweat constantly released from the human skin surface adheres to water vapor or the like on a lens or a transparent partition plate used in an optical system leading to the CCD image element inside the microscope. The same is true when observing wet tree leaves or directly observing wet material surfaces, the clarity of the image obtained from the microscope due to lens fogging is lost. This is especially true when the temperature of the microscope and microscope objectives and optics is low. Then, let it be a subject to remove this clouding.
くもりを解決するための手段として、光学素子表面における水蒸気の存在量を低くすればよい。すなはち、飽和湿度に達しないようにすればよい。このためには、光学素子表面を加熱するか、あるいは乾燥した風を連続的に送り、レンズ表面における水蒸気の吸着を防げばよい。 As a means for solving the clouding, the amount of water vapor on the surface of the optical element may be lowered. That is, it is only necessary to prevent the saturation humidity from being reached. For this purpose, the surface of the optical element may be heated or a dry wind may be continuously sent to prevent water vapor from adsorbing on the lens surface.
マイクロスコープ、及び顕微鏡対物レンズの撮像素子を用いて多湿試料表面の明瞭な画像を得るために、送風により水蒸気や試料から発生するガスの光学素子への吸着を防ぐための送風装置を設置することにより蒸気を発散する試料の明瞭な拡大撮影が可能となった。
また、ガス流は撮像素子のＣＣＤ表面、あるいは対象試料と撮像素子間のレンズ、あるいは試料との間に設けた間隙板の表面に風を送風するとともに、風は乾燥空気、空気、窒素ガス、あるいは気体状態の有機ガス、及び無機ガスとし、光学素子表面の加熱をする手段として、熱線を用いてのレンズの表面の加熱、送風ガスの加熱、及び光学素子の表面に附着させた電気抵抗への通電による加熱を用いて、光学素子へのガス吸着防止を送風と併せて併用することにより、撮像素子への蒸気の吸着による曇り、すなわち一例として水蒸気による曇りを防ぐことが可能となった。In order to obtain a clear image of the surface of a humid sample using an imaging device of a microscope and a microscope objective lens, a blower device is installed to prevent adsorption of water vapor or gas generated from the sample to the optical element by blowing air. Enables clear magnification of specimens that emit vapor.
The gas flow blows air to the CCD surface of the image sensor, the lens between the target sample and the image sensor, or the surface of the gap plate provided between the samples, and the wind is dry air, air, nitrogen gas, Alternatively, as a means for heating the surface of the optical element using an organic gas and an inorganic gas in a gaseous state, heating of the surface of the lens using heat rays, heating of the blown gas, and electric resistance attached to the surface of the optical element By using heating by energization of the gas and preventing gas adsorption to the optical element in combination with air blowing, it becomes possible to prevent clouding due to adsorption of vapor to the imaging element, that is, clouding due to water vapor as an example.
上記の課題を解決するために、本発明は水蒸気や有機化合物の蒸気の凝縮を除く工夫を行なった。すなはち、マイクロスコープの観察部位が密閉された空間であるため、水蒸気や有機化合物蒸気が飽和蒸気圧に達し、レンズ、隔壁、あるいはＣＣＤ画像素子の表面上に凝縮することを防ぐために、マイクロスコープ観察部位に常に室内空気を直接用いた風または乾燥した風を送風し解決した。送風は吸引あるいは吐出形小型ポンプを用いて送風する。小型ポンプからの風はチューブにより直接または間接的に連絡した。このチューブを通じて送風を実施することにより、曇りが完全に除去できた。また、同時に光学素子の加熱も併用することで一層鮮やかな映像がＣＣＤ画像素子により得られることを見いだした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been devised to eliminate condensation of water vapor or organic compound vapor. In other words, since the observation site of the microscope is a sealed space, in order to prevent water vapor and organic compound vapor from reaching the saturated vapor pressure and condensing on the surface of the lens, partition wall, or CCD image device, The problem was solved by blowing air that used indoor air directly or dry air at the scope observation site. Air is blown using a suction or discharge type small pump. The wind from the small pump was communicated directly or indirectly by a tube. By carrying out air blowing through this tube, the haze could be completely removed. At the same time, it was found that a more vivid image can be obtained by the CCD image element by using heating of the optical element together.
図１は、マイクロスコープの縦断面図である。湿ったり濡れたりしている被写体１に、装置であるマイクロスコープを接近させる。装置のレンズ５側の該レンズ５の周りのみに風が送風２できるようにし、レンズ５後方の撮像素子４を配置したものである。このようにして、レンズ５の周りのみの水蒸気の湿度を下げ、レンズ５への曇りを防いだ。
マイクロスコープの接触部において密閉空間内で生じるレンズ５への水蒸気やガスの吸着に基づいた結果生じるくもりを除去するために送風２を行なうようにしたもので、送風２を導く穴は開口部を除いた箇所であればよい。すなはち、側面あるいは前面の被写体が接触しない部分に設ける。
二ヶ所の穴のうち一ヶ所をチューブ挿入口とし、一例としてポリエチレンチューブを挿入し固定する。このチューブ管の他方の端に、送風用あるいは吸引用マイクロポンプを取り付ける。送風用マイクロポンプのチューブには途中に風量調整器を設ける。風の出口は前室壁面のどの部分でもよい。また被写体が開口部へ密着して撮像するときは風の出口は必ず必要であるが、被写体を開口部よりはなして観察するときは風の出口は開口部と被写体の間隙を利用することもできる。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a microscope. A microscope, which is a device, is brought close to a wet or wet subject 1. The air is blown 2 only around the lens 5 on the lens 5 side of the apparatus, and the image sensor 4 behind the lens 5 is arranged. In this way, the humidity of the water vapor only around the lens 5 was lowered to prevent fogging of the lens 5.
The
One of the two holes is used as a tube insertion opening, and as an example, a polyethylene tube is inserted and fixed. A micro pump for air blowing or suction is attached to the other end of the tube tube. An air flow regulator is provided in the middle of the tube of the micro pump for blowing. The wind outlet may be any part of the front chamber wall. A wind outlet is always necessary when the subject is in close contact with the opening, but when observing the subject away from the opening, the gap between the opening and the subject can be used for the wind exit. .
図２は、図１と同じくマイクロスコープの縦断面図であり、透明な隔壁板９の周囲に送風２を行うようにしたものである。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the microscope as in FIG. 1, in which the
図３は図２と同様にマイクロスコープの縦断面図であるが赤外ＬＥＤ７によりレンズ５表面を加熱するようにしたものである。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the microscope as in FIG. 2, but the surface of the lens 5 is heated by the infrared LED 7.
図４は他の実施例であり、撮像用ファイバー８を用いる実施例である。この場合は撮像素子４と湿ったり、濡れたりしている被写体１との間に撮像用ファイバー８が設置されている。この場合は撮像用ファイバー８の被写体１側に送風２を配置する。 FIG. 4 shows another embodiment in which the imaging fiber 8 is used. In this case, an imaging fiber 8 is installed between the imaging device 4 and the wet or wet subject 1. In this case, the
図５は、さらに他の実施例としてマイクロスコープと水に浮かんだ試料の側面図である。この場合は水１１に浮かんだ試料１２を撮像するものであり、レンズ５と該試料１２との間に開口を有する仕切り板１２を設け送風２を行うようにしたものである。 FIG. 5 is a side view of a microscope and a sample floating in water as still another embodiment. In this case, the sample 12 floating in the
手の指の皮膚表面からの汗の拍出をマイクロスコープ開口部へ指の指紋部を接触させることにより観察した。送風がないときは得られる画像に曇りが生じ明確な観察が得られなかった。マイクロスコープ前室内レンズ５への送風により指紋部の発汗活動が明確に観察された。送風は同時に被写体である指紋の皮膚表面の水蒸気を取る作用が風量が多いときには認められた。この効果は風量を調節することによりレンズ５表面のみの曇り除去を行い、また同時に多量の風量で皮膚表面からの水分除去も兼ねることが可能であった。 The appearance of sweat from the skin surface of the finger of the hand was observed by bringing the fingerprint part of the finger into contact with the opening of the microscope. When there was no air blowing, the image obtained was cloudy and no clear observation was obtained. The sweating activity of the fingerprint portion was clearly observed by blowing air to the indoor lens 5 in front of the microscope. At the same time, air blowing was recognized when the air volume of the subject's fingerprint, which was the subject's fingerprint, took off the water vapor on the skin surface. This effect was able to remove only the surface of the lens 5 by adjusting the air volume, and at the same time to remove moisture from the skin surface with a large amount of air.
湿った木の葉の表面の観察を顕微鏡で行ったところ対物レンズに曇りが生じた。これは収納して低温に保管されていた顕微鏡の対物レンズが曇ったために生じた。対物レンズに送風を実施することにより水蒸気の付着による曇りも長期に発生するせず非常に鮮明な画像が得られた。また長く室温保管されていた顕微鏡においても湿った試料を観察するときは曇りが生じたので、対物レンズへの送風が必要であった。 When the surface of the wet leaf was observed with a microscope, the objective lens was cloudy. This occurred because the microscope objective lens that had been stored and stored at a low temperature was clouded. By carrying out air blowing to the objective lens, fogging due to adhesion of water vapor did not occur for a long time, and a very clear image was obtained. Further, even in a microscope that has been stored at room temperature for a long time, fogging occurred when observing a wet sample, so that blowing to the objective lens was necessary.
理科教育において顕微鏡は多用されている。また産業においても計測することが第一に大切で、マイクロスコープによる観察は欠かせない。計測産業において利用できる。 Microscopes are frequently used in science education. It is also important to measure in the industry, and observation with a microscope is indispensable. It can be used in the measurement industry.
１ 湿った被写体あるいは濡れた被写体
２ 送風
３ 送風管
４ 撮像素子
５ レンズ
６ 風の出口
７ 赤外ＬＥＤ
８ 撮像用ファイバー
９ 透明な隔壁板
１０ 開口部
１１ 前室
１２ 仕切り板
１３ 水
１４ 水に浮かんだ試料DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wet subject or
8 Imaging fiber 9 Transparent partition plate 10
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