(57)【要約】【課題】試料の移し替えが不要な構造の培養容器を用いることによって作業効率の向上しつつ、その培養容器の底部の形状に起因する光学性能の劣化を抑制して、試料を高精細に観察する。【解決手段】ウエル５の底部６の下面６ｂに先端を対向させた状態で配置される対物レンズ７と、対物レンズ７とウエル５との相対位置を対物レンズ７の光軸方向に変化させる照準部９と、ウエル５を対物レンズ７の光軸Ｋと直交する方向に移動可能に支持する電動ステージ１１と、対物レンズ７とウエル５との間に対物レンズ７との相対位置が一定に維持された状態で配され、試料Ｓからの光が透過可能に形成され、上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に水Ｗ２をウエル５の底部６の下面６ｂに接触させた状態で保持可能な光学部材１３とを備える倒立型顕微鏡１である。【選択図】図１
2020086044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が光学的に透明でかつ下面が凸状に形成された底部を有する試料容器内に媒質とともに収容されている試料を観察する倒立型顕微鏡であって、
前記試料容器の前記底部の下面に先端を対向させた状態で配置される対物レンズと、
該対物レンズと前記試料容器との相対位置を前記対物レンズの光軸方向に変化させる照準部と、
前記試料容器を前記光軸と直交する方向に移動可能に支持する可動ステージと、
前記対物レンズと前記試料容器との間に前記対物レンズとの相対位置が一定に維持された状態で配され、前記試料からの光が透過可能な透明部を有し、該透明部の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に第１の液体を前記底部の下面に接触させた状態で保持可能な光学部材とを備える倒立型顕微鏡。
【請求項２】
前記光学部材が、前記試料容器の前記底部の下面の形状に起因して生じる光学性能の劣化を補正する光学特性を有する請求項１に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項３】
前記光学部材が平行平面板である請求項１に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項４】
前記光学部材が、前記透明部の上面の少なくとも一部に撥水処理が施されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項５】
前記第１の液体が、前記媒質と同等の屈折率を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項６】
前記光学部材と前記対物レンズとの相対位置を一定に維持した状態で前記光学部材を支持可能な支持部材を備え、
該支持部材が、前記光学部材と一体的に、かつ、前記対物レンズに装着可能に形成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項７】
前記支持部材が、前記光軸方向に位置調整可能に構成されている請求項６に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項８】
前記対物レンズが液浸対物レンズであり、
該液浸対物レンズの先端と前記光学部材の前記透明部の下面との間に、第２の液体、ゲルまたは吸水ポリマーが充填される請求項１から請求項７のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項９】
前記第２の液体が非揮発性である請求項８に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１０】
前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率が同等である請求項８または請求項９に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１１】
前記対物レンズが液浸対物レンズであり、
前記光学部材が、前記液浸対物レンズの有効光束から外れた位置に少なくとも１つの貫通孔を有し、
前記光学部材、前記支持部材および前記液浸対物レンズにより、前記貫通孔を開口部とする１つの空間が形成される請求項６または請求項７に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１２】
複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、
前記光軸と前記貫通孔との前記光軸に直交する方向の距離が前記試料容器の配列ピッチにほぼ等しい請求項１１に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１３】
前記光学部材の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に直接的または間接的に前記第１の液体を供給する注液装置を備える請求項１から請求項１２のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１４】
複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、
前記光学部材が、互いに隣接する少なくとも２つの前記試料容器の各前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第１の液体を保持可能な大きさを有する請求項１３に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１５】
前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器に隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第１の液体を充填した後に、前記可動ステージを駆動することにより、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させる制御装置を備える請求項１４に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１６】
前記制御装置が、前記可動ステージを制御することにより、他の前記試料容器を前記光軸上を一旦通過させてから再び前記光軸上に戻すことによって、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させる請求項１５に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１７】
前記制御装置が、前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器内の前記試料を観察中に、隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の前記透明部の上面との間に前記第１の液体を供給させる請求項１５または請求項１６に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１８】
複数の前記試料容器の配列方向に沿って前記可動ステージを移動させる方向が予め設定されており、
前記注液装置が、前記可動ステージの移動方向の後方に配置された注液口を有する請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の倒立型顕微鏡。
【請求項１９】
複数の前記試料容器が２次元的に配列されており、
前記注液装置が、前記試料容器の配列方向に対応して前記光軸回りに等間隔に配置された少なくとも３個以上の前記注液口を有する請求項１８に記載の倒立型顕微鏡。
【請求項２０】
前記制御装置が、前記可動ステージの移動に合わせて、前記注液口からの前記第１の液体の供給を制御する請求項１８または請求項１９に記載の倒立型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立型顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スフェロイドおよびオルガノイド等の３次元培養細胞の顕微鏡画像データを取得した後、取得した顕微鏡画像データに対して画像解析技術を用いてスクリーニングを行うことによって薬効を評価する方法が注目されている。また、近年、医療および創薬に向けて大きな投資が行われているとともに、医療および創薬の大規模な研究開発が進められている。これら投資および研究開発に呼応し、スフェロイドおよびオルガノイドを取り巻く実験環境にも大きな進展が見られている。その１つに培養容器の改良がある。
【０００３】
従来、球面形状の内部構造、すなわち球面形状の底構造を有するマイクロプレート等の培養容器は存在していたが、それらの培養容器は、ウエルの底部の厚さが均一でなく、スフェロイドおよびオルガノイドの作製は可能であっても、顕微鏡による高精細な観察に耐え得るものではなかった。実際、研究者は顕微鏡観察を行うに際し、作製したスフェロイドまたはオルガノイド等の試料を、平底底面を有するシャーレ等に移し替えてから観察せざるを得なかった。
【０００４】
試料の移し替えには多くの場合においてピペットが用いられるが、ピペットを用いた移し替えには、試料の損傷または汚染の可能性があり、また、慎重な作業が要求されるために時間がかかり、コストもかかるという問題があった。これに対し、近年、この問題を改善可能なマイクロプレートが発売されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
非特許文献１に記載のマイクロプレートは、ウエルの底部が薄いフィルムによって成型され、中央に外球面構造の凸面を有する底部を備え、細胞が重力によって中央部へ落下する力を得ることにより、細胞凝集を惹き起こす。特許文献１に記載のマイクロプレートは、底部がフィルムによって成型されていることにより底部の厚さが均一であり、底部の厚さが非均一な従来のマイクロプレートと比較して、光学性能の劣化に与える影響が小さく、顕微鏡での観察に耐え得るものとなった。研究者は、このマイクロプレートを用いてスフェロイドおよびオルガノイド等の試料を作製し、これら試料を観察のための他の容器に移し替えることなく、顕微鏡による観察をそのまま行うことができ、作業効率が向上した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】CORNING、”マイクロプレート”、［online］、［平成３０年９月検索］、インターネット＜URL：https://www.corning.com/jp/jp/products/life-sciences/products/surfaces/ultra-low-attachment-surface.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載のマイクロプレートは、光学性能の劣化を低減することができるものの、顕微鏡の光学性能を最大限に引き出すまでには到っておらず、これを更に改善するには、凸面構造を有する底部の光学的な影響を低減させる必要があった。特に、非特許文献１に記載のマイクロプレートに乾燥系対物レンズをそのまま使用すると、ウエル内部の媒質とウエルの底部とが凸レンズとして働いてしまうため、光学的な性能劣化が顕著であった。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、試料の移し替えが不要な構造の培養容器を用いることによって作業効率の向上しつつ、その培養容器の底部の形状に起因する光学性能の劣化を抑制して、試料を高精細に観察することができる倒立型顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
本発明の第１態様は、少なくとも一部が光学的に透明でかつ下面が凸状に形成された底部を有する試料容器内に媒質とともに収容されている試料を観察する倒立型顕微鏡であって、前記試料容器の前記底部の下面に先端を対向させた状態で配置される対物レンズと、該対物レンズと前記試料容器との相対位置を前記対物レンズの光軸方向に変化させる照準部と、前記試料容器を前記光軸と直交する方向に移動可能に支持する可動ステージと、前記対物レンズと前記試料容器との間に前記対物レンズとの相対位置が一定に維持された状態で配され、前記試料からの光が透過可能な透明部を有し、該透明部の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に第１の液体を前記底部の下面に接触させた状態で保持可能な光学部材とを備える倒立型顕微鏡である。
【００１０】
本態様に係る倒立型顕微鏡によれば、試料から試料容器の底部を経由して下方に向かって放射された光は、第１の液体と光学部材の透明部を通過した後に対物レンズよって集光される。したがって、照準部および可動ステージにより対物レンズと試料容器との位置を調整した状態で、対物レンズによって集光された試料からの光を検出することにより、試料を観察することができる。
【００１１】
この場合において、光学部材が、その透明部の上面と試料容器の底部の下面との間に第１の液体を試料容器の底部の下面に接触させた状態で保持可能に形成されていることによって、試料容器の底部の下面と光学部材の透明部の上面との間に第１の液体を充填することにより、試料容器の底部の下面が空気に接している場合よりも媒質および試料容器の底部との屈折率差を小さくし、試料容器の底部の形状に起因する光学性能の劣化を抑制することができる。また、照準部の動作に関わらず光学部材と対物レンズとの相対位置が一定に維持されることによって、試料における深さ方向の観察位置を変更したとしても、球面収差が変化するのを防ぐことができる。これにより、試料の移し替えが不要な構造の培養容器を用いることによって作業効率を向上しつつ、試料の高精細な観察を実現することができる。
【００１２】
上記態様においては、前記光学部材が、前記試料容器の前記底部の下面の形状に起因して生じる光学性能の劣化を補正する光学特性を有することとしてもよい。
この構成によって、媒質と試料容器の底部と第１の液体との屈折率が異なる場合であっても、光学部材により、試料容器の底部の下面の形状に起因して生じる光学収差を補正し、試料をより高精細に観察することができる。
【００１３】
上記態様においては、前記光学部材が平行平面板であってもよい。
この構成によって、光学部材がシンプルな形状である分だけ製造コストを低減することができる。
【００１４】
上記態様においては、前記光学部材が、前記透明部の上面の少なくとも一部に撥水処理が施されていることとしてもよい。
この構成によって、光学部材の透明部の上面に保持される第１の液体が液滴状に纏まり易くなる。これにより、光学部材の透明部の上面において第１の液体の高さを確保し易くすることができる。
【００１５】
上記態様においては、前記第１の液体が、前記媒質と同等の屈折率を有することとしてもよい。
この構成によって、媒質と第１の液体の屈折率差を無視することができ、媒質、試料容器の底部および第１の液体の屈折率差から生じる光学収差を低減し易くなる。
【００１６】
上記態様においては、前記光学部材と前記対物レンズとの相対位置を一定に維持した状態で前記光学部材を支持可能な支持部材を備え、該支持部材が、前記光学部材と一体的に、かつ、前記対物レンズに装着可能に形成されていることとしてもよい。
この構成によって、試料容器の形状に合わせて光学部材および支持部材の組を複数用意しておけば、使用する試料容器の形状に応じて適切な光学部材に容易に変更することができる。
【００１７】
上記態様においては、前記支持部材が、前記光軸方向に位置調整可能に構成されていることとしてもよい。
この構成によって、試料容器の底部の形状、試料の大きさまたは高さ、第１の液体の粘性、光学部材の透明部の上面の濡れ性等に応じて、対物レンズと光学部材との距離を自由に設定することができる。
【００１８】
上記態様においては、前記対物レンズが液浸対物レンズであり、該液浸対物レンズの先端と前記光学部材の前記透明部の下面との間に、第２の液体、ゲルまたは吸水ポリマーが充填されることとしてもよい。
この構成によって、乾燥系の対物レンズを使用する場合と比較して、試料のより高解像の画像を得ることができる。
【００１９】
上記態様においては、前記第２の液体が非揮発性であってもよい。
この構成によって、第２の液体を使用した場合は、第２の液体の補充が不要であり、メインテナンスが容易になる。
【００２０】
上記態様においては、前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率が同等であってもよい。
この構成によって、第１の液体と第２の液体の屈折率差を無視することができ、媒質、試料容器の底部、第１の液体および第２の液体の屈折率差から生じる光学収差を低減し易くなる。
【００２１】
上記態様においては、前記対物レンズが液浸対物レンズであり、前記光学部材が、前記液浸対物レンズの有効光束から外れた位置に少なくとも１つの貫通孔を有し、前記光学部材、前記支持部材および前記液浸対物レンズにより、前記貫通孔を開口部とする１つの空間が形成されることとしてもよい。
【００２２】
この構成によって、光学部材、支持部材および液浸対物レンズにより形成される空間内に第１の液体を充填し、貫通孔から第１の液体を滲出させるだけで、光学部材の上面に第１の液体を供給することができる。
【００２３】
上記態様においては、複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、前記光軸と前記貫通孔との前記光軸に直交する方向の距離が前記試料容器の配列ピッチにほぼ等しいこととしてもよい。
この構成によって、対物レンズの光軸上に配置された試料容器に隣接する他の試料容器の底部の下面と光学部材の上面との間に、第１の液体を容易に供給することができる。
【００２４】
上記態様においては、倒立型顕微鏡が、前記光学部材の上面と前記試料容器の前記底部の下面との間に直接的または間接的に前記第１の液体を供給する注液装置を備えることとしてもよい。
この構成によって、手動で注液する場合と比較して、注液装置により、光学部材の透明部の上面と試料容器の底部の下面との間に第１の液体を簡易に充填することができる。
【００２５】
上記態様においては、複数の前記試料容器がアレイ状に配列され、前記光学部材が、互いに隣接する少なくとも２つの前記試料容器の各前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第１の液体を保持可能な大きさを有することとしてもよい。
この構成によって、対物レンズの光軸上に配置されている試料容器に隣接する他の試料容器の底部の下面と光学部材の上面との間にも第１の液体を前もって充填させておくことができる。
【００２６】
上記態様においては、倒立型顕微鏡が、前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器に隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の上面との間に前記第１の液体を充填した後に、前記可動ステージを駆動することにより、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させる制御装置を備えることとしてもよい。
【００２７】
この構成によって、制御装置により、対物レンズの光軸上に配置されている試料容器に隣接する他の試料容器を対物レンズの光軸上に移動させると、この他の試料容器の底部の下面と光学部材の上面との間に充填した第１の液体がその表面張力によって引きずられることにより、対物レンズの光軸上に移動された他の試料容器の底部の下面と光学部材の透明部の上面との間においても第１の液体の充填状態が維持される。これにより、試料容器の移動による液切れを防ぐとともに、対物レンズの光軸上に移動させた時点で試料容器の底部の下面と光学部材の透明部の上面との間に第１の液体が既に充填されていることによって、目的の試料を直ぐに観察することができ、スループットを向上することができる。
【００２８】
上記態様においては、前記制御装置が、前記可動ステージを制御することにより、他の前記試料容器を前記光軸上を一旦通過させてから再び前記光軸上に戻すことによって、他の前記試料容器を前記光軸上に移動させることとしてもよい。
この構成によって、対物レンズの光軸周りに第１の液体を均等に充填することができ、第１の液体の充填の信頼性を向上することができる。
【００２９】
上記態様においては、前記制御装置が、前記注液装置を制御することにより、前記光軸上に配置された前記試料容器内の前記試料を観察中に、隣接する他の前記試料容器の前記底部の下面と前記光学部材の前記透明部の上面との間に前記第１の液体を供給することとしてもよい。
この構成によって、ユーザの手間を省くとともに、試料を観察するタイミングと第１の液体を注入するタイミングの時間的なロスを低減し、スループットをより向上することができる。
【００３０】
上記態様においては、複数の前記試料容器の配列方向に沿って前記可動ステージを移動させる方向が予め設定されており、前記注液装置が、前記可動ステージの移動方向の後方に配置された注液口を有することとしてもよい。
この構成によって、試料容器を移動させながら、注液装置の注液口から第１の液体を効率的に供給していくことができる。
【００３１】
上記態様においては、複数の前記試料容器が２次元的に配列されており、前記注液装置が、前記試料容器の配列方向に対応して前記光軸回りに等間隔に配置された少なくとも３個以上の前記注液口を有することとしてもよい。
この構成によって、試料容器をどの方向から対物レンズの光軸上に移動させる場合においても、いずれかの注液口から第１の液体を効率的に供給していくことができる。
【００３２】
上記態様においては、前記制御装置が、前記可動ステージの移動に合わせて、前記注液口からの前記第１の液体の供給を制御することとしてもよい。
この構成によって、ユーザの手間を省き、作業効率をより向上することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、試料の移し替えが不要な構造の培養容器を用いることによって作業効率の向上しつつ、その培養容器の底部の形状に起因する光学性能の劣化を抑制して、試料を高精細に観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【図２】平行平面板からなる光学部材を採用した倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【図３】液浸対物レンズを採用した倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【図５】次の観察対象のウエルの底部と光学部材との間に水を注液する様子を説明する倒立型顕微鏡の縦断面図である。
【図６】次の観察対象のウエルの底部と光学部材との間に水を充填した様子を説明する倒立型顕微鏡の縦断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【図８】図７の倒立型顕微鏡に用いるマイクロプレートの一例を示す平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態の変形例に係る倒立型顕微鏡の光学部材を示す平面図である。
【図１０】図９の光学部材の縦断面図である。
【図１１】図９，１０の光学部材の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る倒立型顕微鏡の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る倒立型顕微鏡について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１は、例えば、図１に示すように、マイクロプレート３のウエル（試料容器）５内に培養液（媒質）Ｗ１と共に収容されている試料Ｓからの光を集光する乾燥系の対物レンズ７と、対物レンズ７とウエル５との相対位置を対物レンズ７の光軸方向に変化させる照準部９と、ウエル５を対物レンズ７の光軸Ｋに直交する方向に移動可能に支持する電動ステージ（可動ステージ）１１と、対物レンズ７とウエル５との間に配される光学部材１３と、光学部材１３を支持する支持部材１５とを備えている。
【００３６】
マイクロプレート３は、例えば、ポリスチレン製である。このマイクロプレート３は、例えば、縦横に等間隔で配列された複数のウエル５を有している。マイクロプレート３の各ウエル５は、光学的に透明であり、厚さが均一で透明な底部６を有している。
【００３７】
ウエル５の底部６は、ウエル５の内側に配された上面６ａが内球面状に形成されており、ウエル５の外側に配された下面６ｂが凸球面状に形成されている。また、ウエル５の底部６は、屈折率が例えば１．５９である。培養液Ｗ１は、屈折率が例えば１．３３である。このマイクロプレート３は、各ウエル５の底部６が均一な厚さを有することによって、ウエル５内で作製した試料Ｓを観察のための他の容器に移し替えることなく倒立型顕微鏡１によって観察することができる。
【００３８】
対物レンズ７は、鉛直上方を向いた姿勢で、ウエル５の底部６の下面６ｂに先端を対向させる状態で配置されている。以下、対物レンズ７の光軸方向をＺ方向とし、対物レンズ７の光軸Ｋに直交し、かつ、互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。
【００３９】
対物レンズ７には、余剰の液を収集する液収集部材１７が取り付けられている。
液収集部材１７は、例えば、対物レンズ７の外周面からに径方向外方に拡がる鍔状に形成されている。この液収集部材１７には、収集した余剰の液を排出するための排水路１７ａが設けられている。排水路１７ａにポンプを接続することによって排水することとしてもよいし、または、重力により排水路１７ａから液を自然落下させることによって、図示しないドレインタンクにより液を回収することとしてもよい。
【００４０】
電動ステージ１１は、マイクロプレート３を水平に載置した状態で対物レンズ７の上方に固定することができる。また、電動ステージ１１は、図示しないモータを備えており、電動によってマイクロプレート３をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる。
【００４１】
光学部材１３は、例えば、厚さが均一の板状部材であり、支持部材１５に接着されることによって支持部材１５と一体的に構成されている。また、光学部材１３は、試料Ｓからの光が透過可能な材質により形成されており、全体が透明部として機能する。この光学部材１３は、光学部材１３の上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に水（第１の液体）Ｗ２をウエル５の底部６の下面６ｂに接触させた状態で保持可能に形成されている。
【００４２】
また、光学部材１３は、培養液Ｗ１と、水Ｗ２と、ウエル５の底部６との間で生じる光学性能の劣化を補正する形状および屈折率を有している。具体的には、光学部材１３は、厚さが均一で、かつ、上面１３ａが凸球面状となる方向に僅かに反った形状を有している。光学部材１３の上面１３ａには撥水処理が施されており、凸球面状であっても水Ｗ２が流れ落ちずに保持される。
【００４３】
光学部材１３の上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間には、例えば、注液ノズル（給液口）１９から水（第１の液体）Ｗ２を注液することができる。注液ノズル１９は、液収集部材１７に固定されている。この注液ノズル１９は、図示しないポンプに接続されており、ポンプの作動によって水Ｗ２が供給される。水Ｗ２は、屈折率が例えば１．３３である。
【００４４】
支持部材１５は、対物レンズ７の先端部に着脱可能に設けられている。この支持部材１５は、対物レンズ７の先端とウエル５の底部６との間に光学部材１３を配置し、かつ、照準部９の動作に関わらず光学部材１３と対物レンズ７との相対位置を一定に維持した状態で光学部材１３を支持する。
【００４５】
上記構成の倒立型顕微鏡１の作用について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によりマイクロプレート３のウエル５に収容されている試料Ｓを観察するには、電動ステージ１１により、観察対象の試料Ｓが収容されているウエル５の中心位置を対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置する。
【００４６】
次いで、図示しないポンプにより、光学部材１３の上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に注液ノズル１９から水Ｗ２を注液し、これら光学部材１３の上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に水Ｗ２を充填する。そして、照準部９により、対物レンズ７とウエル５とのＺ方向の相対位置を調節する。
【００４７】
この状態で、図示しない光源から試料Ｓに照明光を照射すると、試料Ｓからウエル５の底部６を経由して下方に向かって放射される光が、水Ｗ２と光学部材１３を通過した後に対物レンズ７によって集光される。したがって、対物レンズ７によって集光された試料Ｓからの光を光電子増倍管等の検出器またはＣＣＤ等の撮像素子によって検出することにより、試料Ｓを観察することができる。
【００４８】
この場合において、光学部材１３によって、光学部材１３の上面１３ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に水Ｗ２を充填しておくことにより、ウエル５の底部６の下面６ｂが空気に接している場合よりも培養液Ｗ１およびウエル５の底部６との屈折率差を小さくし、ウエル５の底部６の形状に起因する光学性能の劣化を抑制することができる。
【００４９】
また、支持部材１５により、照準部９の動作に関わらず光学部材１３と対物レンズ７との相対位置が一定に維持されることによって、試料Ｓにおける深さ方向の観察位置を変更したとしても、球面収差が変化するのを防ぐことができる。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によれば、観察時に試料Ｓを他の容器に移し替える必要がない構造のウエル５を用いることによって作業効率を向上しつつ、光学部材１３とウエル５の底部６との間に水Ｗ２を充填するだけで試料Ｓの高精細な観察を実現することができる。
【００５１】
また、光学部材１３が支持部材１５と一体的に、かつ、対物レンズ７に着脱可能に形成されているので、マイクロプレート３のウエル５の形状に合わせて光学部材１３を複数用意しておけば、使用するマイクロプレート３に合わせて、適切な光学部材１３に容易に変更することができる。
【００５２】
また、光学部材１３が、その上面１３ａに撥水処理が施されていることによって、上面１３ａに保持される水Ｗ２が液滴状に纏まり易く、光学部材１３の上面１３ａにおいて水Ｗ２の高さを確保し易くすることができる。また、第１の液体として、培養液と同等の屈折率を有する水Ｗ２を採用することによって、培養液Ｗ１と水Ｗ２の屈折率差を無視することができ、培養液Ｗ１、ウエル５の底部６および水Ｗ２の屈折率差から生じる光学収差を低減することができる。
【００５３】
本実施形態においては、マイクロプレート３のウエル５の底部６の下面６ｂが凸球面状に形成されていることとしたが、底部６の下面６ｂが放物面状を有することとしてもよい。この場合、ウエル５の底部６の下面６ｂの形状および底部６の屈折率に起因して生じる光学性能の劣化を補正する形状および屈折率を光学部材１３に持たせればよい。
【００５４】
ウエル５の底部６の形状に応じて発生する光学性能の劣化を補正できればよいのであって、光学部材１３は、形状に捉われることなく、屈折率分布型の光学素子やＬＣＯＳ（位相変調素子）等を採用することとしてもよい。すなわち、光学部材１３は、ウエル５の底部６の形状が原因で発生する収差（光学特性）を補正する光学特性の保有と、ウエル５の底部６と光学部材１３との間に充填する液体を保持可能な形状と表面特性を有するものであればよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、収差を厳密に補正するために、光学部材１３の上面１３ａが球面（曲面）形状を有することとしたが、これに代えて、製造コストの観点から、平行平面ガラス等の平行平面板を採用することとしてもよい。
【００５６】
この場合、例えば、図２に示すように、対物レンズ７の先端とウエル５の底部６との間に平行平面板からなる透明な光学部材２１を挿入し、ウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２を充填することとすればよい。この構成によって、ウエル５の底部６とウエル５内の培養液Ｗ１によって生じるレンズ効果をほぼキャンセルすることができ、光学性能の劣化を大きく回避することができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、乾燥系の対物レンズ７を採用することとしたが、これに代えて、例えば、図３に示すように、液浸対物レンズ２３を採用することとしてもよい。この場合、液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａと光学部材２１との間に、例えば、シリコーン液（第２の液体）Ｗ３を充填することとしてもよい。
【００５８】
この構成によって、乾燥系の対物レンズ７を使用する場合と比較して、試料Ｓのより高解像の画像を得ることができる。本変形例においては、シリコーン液Ｗ３に代えて、ゲルまたは吸水ポリマーを採用することとしてもよい。また、図３においては、光学部材２１を採用した構成を示したが、上述した通り、ウエル５の底部６が有する光学特性に応じて形状と部材の屈折率とが設定された光学部材１３を採用することとしてもよい。
【００５９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１は、図４に示すように、光学部材１３に代えて平行平面ガラスからなる光学部材２１を採用し、さらに、水Ｗ２を供給する注液装置２５と、注液装置２５を制御する制御装置２７とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る倒立型顕微鏡１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施形態においては、光学部材２１は、長円形状を有し、対物レンズ７の先端に接着されている。この光学部材２１は、互いに隣接する少なくとも２つのウエル５の各底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２を保持可能な大きさを有している。また、光学部材２１の上面２１ａには撥水処理が施されている。
【００６１】
注液装置２５は、光学部材２１の上面２１ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間に注液する注液ノズル１９と、図示しないタンク内の水Ｗ２を注液ノズル１９に送るポンプ２０とを備えている。注液ノズル１９は、液収集部材１７に固定されており、対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置されたウエル５に隣接する他のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２を注液可能に配置されている。
【００６２】
制御装置２７は、例えば、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit）と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の主記憶部と、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）等の補助記憶部と、データを出力する出力部と、外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェース等（いずれも図示略）を備えている。補助記憶部には各種プログラムが格納されており、ＣＰＵが補助記憶部からプログラムをＲＡＭ等の主記憶部に読み出して、そのプログラムを実行することにより、電動ステージ１１および注液装置２５を制御する。
【００６３】
例えば、制御装置２７は、注液プログラムの実行により、注液装置２５のポンプ２０を制御することによって、対物レンズ７の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置に水Ｗ２を注液する。また、制御装置２７は、駆動プログラムの実行により、対物レンズ７の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置に配置されたウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２が充填された状態で、電動ステージ１１を駆動することによって、そのウエル５を対物レンズ７の光軸Ｋ上に移動する。
【００６４】
上記構成の倒立型顕微鏡１の作用について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によりマイクロプレート３のウエル５に収容されている試料Ｓを観察するには、まず、制御装置２７により電動ステージ１１が駆動されることによって、図４に示すように、観察対象のウエル５が、対物レンズ７の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置において停止される。
【００６５】
次いで、制御装置２７により注液装置２５のポンプ２０が駆動されることによって、注液ノズル１９から注液され、対物レンズ７の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置において、観察対象のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２が充填される。
【００６６】
次いで、制御装置２７により電動ステージ１１が駆動されることによって、図５に示すように、マイクロプレート３が１ウエルピッチ分だけ移動され、観察対象のウエル５の中心が対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置される。このとき、観察対象のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に充填されていた水Ｗ２は、マイクロプレート３の移動に伴い表面張力により対物レンズ７の光軸Ｋ上まで引きずられることによって、水Ｗ２の充填状態が保持される。
【００６７】
この状態で、照準部９により、対物レンズ７とウエル５とのＺ方向の相対位置を調節した後に、対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置されたウエル５に収容されている試料Ｓの観察を開始するとほぼ同時に、制御装置２７により注液装置２５のポンプ２０が駆動されることによって、図５に示すように、対物レンズ７の光軸Ｋ上のウエル５に隣接する次の観察対象のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液される。過剰に供給された水Ｗ２は、例えば、図６に示すように、液収集部材１７により収集され、排水路１７ａから排出される。上記のステップが各ウエル５に対して順次行われる。
【００６８】
ここで、マイクロプレート３の底部６の下面６ｂが全域に亘って平坦な形状であれば、１回の注液により複数のウエル５内の試料Ｓを観察することができるが、底部６の下面６ｂが平坦な形状でない場合は、マイクロプレート３を移動させると、ウエル５の底部６の下面６ｂに充填されている水Ｗ２がウエル５の底部６の段差によって途切れてしまい、液切れが発生する。したがって、観察対象のウエル５毎に注液を行う必要が生じるが、観察対象のウエル５が対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置されてから、その光軸Ｋ上でウエル５の底部６と光学部材２１との間に注液するのでは、時間がかかり、スループットを上げることができない。
【００６９】
これに対し、本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によれば、観察対象のウエル５が対物レンズ７の光軸Ｋ上に移動されたときには、そのウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２が既に充填されているので、対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置したウエル５内の試料Ｓをすぐに観察および撮影することができる。したがって、制御装置２７による電動ステージ１１および注液装置２５の制御によってユーザの手間を省くとともに、試料Ｓを観察するタイミングと水Ｗ２を注入するタイミングとの時間的なロスを低減し、スループットを向上することができる。
【００７０】
本実施形態においては、次のウエル５へのマイクロプレート３の移動中に注液を続けてもよい。
この構成によって、マイクロプレート３の移動に伴って水Ｗ２が引きずられることによる液量の減少を防止し、安定して水Ｗ２の充填を行うことができる。
【００７１】
また、次の観察対象のウエル５を対物レンズ７の光軸Ｋ上に配置する際に、次の観察対象のウエル５を対物レンズ７の光軸Ｋ上を一旦通過させてから再び光軸Ｋ上に戻すこととしてもよい。
この構成によって、液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ周りに水Ｗ２をより均等に充填することができ、水Ｗ２の充填の信頼性を向上することができる。
【００７２】
本実施形態においては、ウエル５の底部６を形成する部材としてポリスチレンが用いられるが、水の屈折率が１．３３であるのに対し、ポリスチレンの屈折率は水の屈折率よりもかなり大きく、１．５９程度である。そのため、ポリスチレン製のウエル５の底部６と水との屈折率差から光学収差が生じる。したがって、理想的には、ウエル５の底部６を形成する部材として、屈折率が１．３４であるフッ素樹脂等、水の屈折率に近い屈折率を有する素材を用いることが望ましい。また、ウエル５の底部６は、厚さが薄ければ薄いほどよい。
【００７３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１は、例えば、図７に示すように、対物レンズ７に代えて液浸対物レンズ２３を採用し、電動ステージ１１の移動距離を最短にするために、制御装置２７が電動ステージ１１を駆動することによって、マイクロプレート３をＸ方向およびＹ方向にジグザグに移動させる点で第１，２実施形態と異なる。
以下、第１，２実施形態に係る倒立型顕微鏡１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００７４】
マイクロプレート３は、例えば、図８に示すように、４行６列に配列された２４個のウエル５を有している。図８において、１行目に配列されたウエル５をＡ１〜Ａ６とし、２行目に配列されたウエル５をＢ１〜Ｂ６とし、３行目に配列されたウエル５をＣ１〜Ｃ６とし、４行目に配列されたウエル５をＤ１〜Ｄ６とする。
【００７５】
本実施形態においては、図８に示すように、光学部材２１は、円板形状を有している。この光学部材２１は、液収集部材１７に固定され、液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａから僅かな距離をあけて配置されている。
【００７６】
注液装置２５は、図７および図８に示すように、ウエル５の配列方向に対応して液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ回りに等間隔に配置された３つの注液ノズル１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを有している。マイクロプレート３内の全てのウエル５の試料Ｓを観察するには、電動ステージ１１を３方向に順に移動させる必要がある。戻りに１方向必要だが、戻りでは観察および撮像しない。３つの注液ノズル１９Ａ、１９Ｂ，１９Ｃは、例えば、図８に▲で示す３箇所に配置されている。
【００７７】
制御装置２７のプログラムには、複数のウエル５の配列方向に沿って電動ステージ１１を移動させる方向が予め設定されている。制御装置２７は、電動ステージ１１の移動方向に対応して、３つの注液ノズル１９の内から注液する注液ノズル１９を選択的に制御する。
【００７８】
光学部材２１の下面２３ｂと液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａとの間に、好ましくは不揮発性の液体、例えばシリコーン液Ｗ３が充填される。この構成によって、例えば第２実施形態のように、液浸対物レンズ２３の先端に光学部材１３を接着する等、市販の対物レンズを改造することなくそのまま利用することができるという利点がある。また、シリコーン液Ｗ３は不揮発性なので、シリコーン液Ｗ３の補充が必要なくメインテナンスが容易である。
【００７９】
本実施形態において、試料Ｓは、例えば、スフェロイドのような３次元培養細胞であり、試料Ｓの屈折率は水に近い。また、試料Ｓは培養液Ｗ１に浸漬されており、光学部材２１の上面２１ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間には水Ｗ２が充填されているので、これら培養液Ｗ１、ウエル５の底部６および水Ｗ２との間には屈折率差がない。したがって、試料Ｓの観察位置をＺ方向に変更してもトータルの液厚には変化はなく、試料Ｓの観察位置に関わらず球面収差量が変化しない。これにより、液浸対物レンズ２３の補正環（不図示）を１度調整するだけで、光学系が本来有する光学性能の劣化を大幅に低減することができる。シリコーン液Ｗ３の液厚は、試料ＳのＺ方向の観察位置に関わらず変わらない。よって、球面収差に変化は生じない。
【００８０】
上記構成の倒立型顕微鏡１の作用について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によりマイクロプレート３のウエル５に収容されている試料Ｓを観察するには、制御装置２７により電動ステージ１１が駆動されることによって、マイクロプレート３がジグザグに移動されるとともに、制御装置２７により注液装置２５のポンプ２０が駆動されることによって、対物レンズ７の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置に配置された次の観察対象のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間にいずれかの注液ノズル１９から水Ｗ２が注液される。
【００８１】
具体的には、まず、最初の観察対象のＡ１のウエル５が、液浸対物レンズ２３の光軸Ｋからマイクロプレート３の１ウエルピッチ分だけ離れた位置に移動され、注液ノズル１９ＡからＡ１のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に水Ｗ２が充填される。
【００８２】
次いで、マイクロプレート３が１ウエルピッチ分だけ移動されることによって、Ａ１のウエル５が水Ｗ２とともに液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に配置される。そして、Ａ１のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ａ１のウエル５に隣接する次の観察対象のＡ２のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ａから水Ｗ２が充填される。
【００８３】
次いで、Ａ２からＡ５までのウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに順に移動され、Ａ２からＡ５までのウエル５の各試料Ｓが順に観察されるとともに、光軸Ｋ上のウエル５に隣接するＡ３からＡ６までのウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ａから水Ｗ２が順に充填される。
【００８４】
次いで、Ａ６のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ａ６のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｂ６のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｂから水Ｗ２が充填される。
次いで、Ｂ６のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｂ６のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｂ５のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｃから水Ｗ２が充填される。
【００８５】
次いで、Ｂ５からＢ２までのウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに順に移動され、Ｂ５からＢ２までのウエル５の各試料Ｓが順に観察されるとともに、光軸Ｋ上のウエル５に隣接するＢ４からＢ１までのウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｃから水Ｗ２が順に充填される。
【００８６】
次いで、Ｂ１のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｂ１のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｃ１のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｂから水Ｗ２が充填される。
次いで、Ｃ１のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｃ１のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｃ２のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ａから水Ｗ２が充填される。
【００８７】
次いで、Ｃ２からＣ５までのウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに順に移動され、Ｃ２からＣ５までのウエル５の各試料Ｓが順に観察されるとともに、光軸Ｋ上のウエル５に隣接するＣ３からＣ６までのウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ａから水Ｗ２が順に充填される。
【００８８】
次いで、Ｃ６のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｃ６のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｄ６のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｂから水Ｗ２が充填される。
次いで、Ｄ６のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｄ６のウエル５の試料Ｓが観察されるとともに、Ｄ５のウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｃから水Ｗ２が充填される。
【００８９】
次いで、Ｄ５からＤ２までのウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに順に移動され、Ｄ５からＤ２までのウエル５の各試料Ｓが順に観察されるとともに、光軸Ｋ上のウエル５に隣接するＤ４からＤ１までのウエル５の底部６の下面６ｂと光学部材２１の上面２１ａとの間に注液ノズル１９Ｃから水Ｗ２が順に充填される。
最後に、Ｄ１のウエル５が液浸対物レンズ２３の光軸Ｋ上に水Ｗ２とともに移動され、Ｄ１のウエル５の試料Ｓが観察される。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によれば、マイクロプレート３をＸ方向およびＹ方向にジグザグに移動させて、電動ステージ１１の移動距離を最短にすることによって、各ウエル５の試料Ｓを高効率に観察することができる。また、電動ステージ１１の移動方向の後方に配置された注液ノズル１９から注液することによって、観察対象のウエル５を変更しながら水Ｗ２を効率的に供給していくことができる。
【００９１】
一般的に、ウエル５の底部６を形成する材質はポリプロピレンやポリスチレン、フッ素系の樹脂であり、それらの屈折率は１．３４〜１．５９である。したがって、この実施形態では、ウエル５を形成する材料は、屈折率が水に近いフッ素系の樹脂（屈折率１．３４）であることが望ましい。さらに、ウエル５の底部６の厚さは薄いことが望ましい。
【００９２】
本実施形態においては、液浸対物レンズ２３を採用することとしたが、乾燥系の対物レンズ７を採用することとしてもよい。乾燥系の対物レンズ７を採用すれば、光学性能の改善効果は更に大きい。乾燥系の対物レンズ７を用いて、下面６ｂが凸状に形成されたウエル５の底部６を経由して試料Ｓを観察すると、ウエル５の底部６とウエル５内の培養液Ｗ１がそのまま光学的なパワーをもち、対物レンズ７が本来有する光学性能を大きく劣化させてしまうが、光学部材２１とウエル５の底部６との間に水Ｗ２を充填することによって屈折率差を低減し、ウエル５の底部６とウエル５内の培養液Ｗ１が発生させる光学性能の劣化を大幅に低減することができる。
【００９３】
ウエル５内の培養液Ｗ１の屈折率と、ウエル５の底部６の屈折率と、水Ｗ２の屈折率を等しくすることができれば、対物レンズ７は球面収差を補正する補正環の調整を１度行うのみでその光学性能を全く劣化させることなく発揮できる。
【００９４】
例えば、ウエル５内の培養液Ｗ１を透明化溶液：Scale（屈折率１．４９）とし、ウエル５の底部６の材質をポリプロピレン（屈折率１．４９）とし、光学部材１３とウエル５の底部６との間の第１の液体を培養液Ｗ１と同じ透明化溶液：Scale（屈折率１．４９）とすれば、ウエル５の底部６が光学系に与える影響は発生しない。また、光学部材１３に代えて平行平面ガラスからなる光学部材２１を採用すれば、図示しない補正環を１度調整するだけで、対物レンズ７が本来有する光学性能を劣化させることなく最大限に発揮することができる。
【００９５】
本実施形態においては、光学部材２１の下面２１ｂと液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａとの間に充填する物質はゲル状の物質であってもよいし、吸水性のポリマーであってもよい。これらゲル状の物質やポリマーに対して使用する液体は非揮発性の液体であってもよい。
【００９６】
また、本実施形態においては、例えば、図９および図１０に示すように、光学部材２１が、円板形状を有し、周方向の全域に亘って上面２１ａから厚さ方向に立ち上がる縁２１ｃを有することとしてもよい。図９および図１０に示す例では、光学部材２１が、マイクロプレート３の互いに隣接する５個のウエル５との間に液体を充填可能な大きさを有している。光学部材２１が縁２１ｃを有することにより、光学部材２１とウエル５の底部６との間に水Ｗ２を安定して充填することができる。
【００９７】
また、ウエル５の底部６において生じる光学性能の劣化を補正する形状と屈折率を有する光学部材１３が、周方向の全域に亘って上面１３ａから厚さ方向に立ち上がる縁１３ｃを有することとしてもよい。例えば、図１１に示す例では、光学部材１３が、厚さが均一で、かつ、上面１３ａが凸球面状となる方向に僅かに反った形状を有し、さらに、周方向の全域に亘って縁１３ｃを有している。
【００９８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る倒立型顕微鏡について説明する。
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１は、図１２に示すように、光学部材２１が、液浸対物レンズ２３の有効光束から外れた位置に少なくとも１つの貫通孔２１ｄを有する点で第１〜３実施形態と異なる。
以下、第１〜３実施形態に係る倒立型顕微鏡１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００９９】
本実施形態においては、光学部材２１は、平行平面ガラスであり、支持部材として機能する液収集部材１７に固定され、液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａから距離をあけて配置されている。この光学部材２１は、マイクロプレート３のウエル５の１ピッチ分だけ液浸対物レンズ２３の光軸Ｋから離間した位置に小さな１つの貫通孔２１ｄを有している。光学部材２１、液収集部材１７および液浸対物レンズ２３により、水Ｗ２を充填可能で、かつ、貫通孔２１ｄを開口部とする１つの空間２９が形成される。
【０１００】
また、本実施形態においては、液収集部材１７に注入口１７ｂが設けられており、図示しないポンプにより、注入口１７ｂから空間２９内に注液することができる。
液収集部材１７と液浸対物レンズ２３との間にはＯリング３１が設けられている。Ｏリング３１により、液収集部材１７が液浸対物レンズ２３の光軸方向に移動可能となり、液浸対物レンズ２３と光学部材２１との距離を変更することができる。Ｏリング３１は、液のシールドとしても機能する。
【０１０１】
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１によれば、光学部材１３、液収集部材１７および液浸対物レンズ２３により形成される空間２９内に水Ｗ２を充填し、貫通孔２１ｄから水Ｗ２を滲出させることにより、光学部材２１の上面２１ａに水Ｗ２を供給することができる。
【０１０２】
また、液浸対物レンズ２３の先端レンズ２３ａに光学部材２１を接着した場合と異なり、光学部材２１を液浸対物レンズ２３の光軸方向に移動可能としたことにより、ウエル５の底部６の形状、試料Ｓの大きさ（高さ）、用いる第１の液体の粘性、光学部材２１の上面の濡れ性等によって、液浸対物レンズ２３と光学部材２１との距離を自由に設定することができる。
【０１０３】
本実施形態においては、光学部材２１が１つの貫通孔２１ｄを有することとしたが、光学部材２１がマイクロプレート３の観察順路に合わせて複数の貫通孔２１ｄを有することとしてもよい。この場合、空間２９を複数の区画に分割し、分割されたそれぞれの空間に注液することによって、各空間に対応する貫通孔２１ｄから光学部材２１の上面２１ａに水Ｗ２を供給することとしてもよい。注液を制御することにより、水Ｗ２を無駄にしなくて済む。
【０１０４】
本実施形態に係る倒立型顕微鏡１は、大きなＷＤを有する対物レンズ７によって実現することができる。
例えば、液浸対物レンズ２３が、大きなＮＡを有しながら、ＷＤ＝８ｍｍという長作動距離を有するとする。この大きなＷＤを持つ液浸対物レンズ２３とウエル５の底部６の下面６ｂとの間に第１の液体を充填することは困難であるが、液浸対物レンズ２３とウエル５の底部６の下面６ｂとの間に光学部材２１を配置すると、光学部材２１によって第１の液体を安定して充填することができる。また、光学部材２１の位置をＺ方向に調整可能とすることによって、異なるウエル５の底部６の形状を有するマイクロプレート３に幅広く対応することができる。
【０１０５】
本実施形態においては、注入口１７ｂに注液装置２５のポンプ２０を接続し、ポンプ２０によって水Ｗ２を供給することとしてもよい。また、第２，３実施形態と同様に、電動ステージ１１およびポンプ２０を制御装置２７によって駆動することにより、マイクロプレート３の移動および光学部材１３，２１の上面１３ａ，２１ａとウエル５の底部６の下面６ｂとの間への水Ｗ２の供給を制御することしてもよい。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【０１０７】
また、例えば、上記各実施形態においては、光学部材１３，２１が透明な材質によって形成されていることとしたが、光学部材１３，２１が、全体の大部分が不透明な材質によって形成され、試料Ｓからの光が透過可能な透明部を部分的に有することとしてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１            倒立型顕微鏡
５            ウエル（試料容器）
６            底部
６ｂ          下面
７            対物レンズ
９            照準部
１１          電動ステージ（可動ステージ）
１３，２１    光学部材
１５          支持部材
１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ          注液ノズル（注液口）
２１ｄ        貫通孔
２３          液浸対物レンズ
２５          注液装置
２７          制御装置
２９          空間
Ｓ            試料
Ｗ１          培養液（媒質）
Ｗ２          水（第１の液体）
Ｗ３          シリコーン液（第２の液体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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