(57)【要約】【課題】遠心顕微鏡において、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を高フレームレートで安定した画質の映像でリアルタイムに確認することが可能であると共に、蛍光観察を可能とする。【解決手段】回転盤４上に、蛍光観察手段として、反応器６と回転盤４の回転軸方向に対向して配設される照明装置４１と、照明装置４１からの励起光を反応器６のサンプルに照射する対物レンズ８ａと、照明装置４１からの励起光を透過する一方、反応器６のサンプルから反射した蛍光を反射してＣＣＤカメラ１０に送るダイクロイックビームスプリッター１４とを搭載する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な回転盤と、
前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、
前記回転盤の中央部に配設されて前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、
を備える遠心顕微鏡において、
前記反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設ける、
ことを特徴とする遠心顕微鏡。
【請求項２】
前記蛍光観察手段は、
前記回転盤に前記反応器と前記回転盤の回転軸方向に対向して配設される光源と、
前記光源からの励起光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、
前記光源からの励起光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、
を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の遠心顕微鏡。
【請求項３】
前記分光器と前記撮像デバイスとの間に、前記分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタが配設されることを特徴とする請求項２に記載の遠心顕微鏡。
【請求項４】
前記光源と前記分光器と前記対物レンズと前記反応器が前記回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設されると共に、前記分光器と前記励起光除去フィルタと前記撮像デバイスが前記回転盤の径方向に沿って直列に配設されることを特徴とする請求項３に記載の遠心顕微鏡。
【請求項５】
前記反応器が前記回転盤上に支持され、前記光源が前記回転盤の上方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能であることを特徴とする請求項４に記載の遠心顕微鏡。
【請求項６】
前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能であることを特徴とする請求項４に記載の遠心顕微鏡。
【請求項７】
前記光源と前記分光器との間に、絞り系と集光光学系が配設されることを特徴とする請求項２から６のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。
【請求項８】
前記光源と前記対物レンズとの間に集光光学系が配設され、該集光光学系は、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを有することを特徴とする請求項２から７のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。
【請求項９】
前記光源と前記分光器との間に、前記光源から照射される励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する１つまたは２つ以上の励起光除去フィルタが配設されることを特徴とする請求項２から８のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。
【請求項１０】
前記対物レンズと前記反応器との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、該蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップが配設されることを特徴とする請求項２から９のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。
【請求項１１】
前記対物レンズは、開口数が０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離が０．２〜１８．０ｍｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項２から１０のいずれか一つに記載の遠心顕微鏡。
【請求項１２】
回転可能な回転盤と、
前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、
前記回転盤の中央部に配設されて前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、
前記反応器のサンプルを観察可能な観察手段と、
を備える遠心顕微鏡において、
前記観察手段は、
前記反応器と前記回転盤の回転軸方向に対向して配設される光源と、
前記光源からの光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、
前記光源からの光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した光を分光する共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、を有し、
前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて光を昇射可能である、
ことを特徴とする遠心顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質を分離、分析あるいは合成させる装置であって、特に、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプルの状態をリアルタイムで目視により確認することが可能な遠心顕微鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、反応器内のサンプルに遠心力を作用させることにより、このサンプルから所定の物質(液体、固体、気体、混合体など)を分離あるいは合成させるための各種の遠心装置(例えば、遠心分離装置)や方法が知られており、これらの遠心装置や方法により、様々な工業製品や医薬品などの精製、あるいは半製品や試薬からの不純物の除去などが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、遠心分離装置上で血液から血漿または血清を分離して精製し、当該血漿または血清を各種の試薬と混合する血液分析装置(チップ型反応器)が一例として開示されている。特許文献２には、液体の流れが、回転によって生じる求心力によって動かされることを利用して、液体を混合するミクロシステム(ミクロ分析を行うための遠心装置および方法)が一例として開示されている。特許文献３には、臨床診断のための血液サンプルを処理し、例えば、血球量(赤血球数や白血球数など)を測定するために、流体回路が設けられた回転型光バイオディスクが一例として開示されている。なお、かかる回転型光バイオディスクは、所定の光読取装置にロードされ、所定回転速度で所定時間だけ回転処理される。特許文献４には、生体サンプル混合物から負に帯電した小さい有機分子を除去するための方法および当該方法に使用される回転ディスク型反応器(デバイス)が一例として開示されている。特許文献５には、遠心分離装置の回転により生ずる遠心力をもって、少なくとも１種類以上の微粒子からなる粉体と、試料基板上の被付着材粒子間の非静電的付着力を推定する粉体の付着力測定装置が開示されている。
【０００４】
ここで、これらの回転型の反応器を用いてサンプルに対する分離作業などを行う場合、この反応器を回転させると同時に、かかる作業中、反応器内の物質移動状態や、反応状態を観察(確認)しておく必要がある。特に、特許文献５のような付着性粒子の付着力を測定する場合には、遠心前後の粒子数を測定する手段に加えて、粒子が剥離する場合の遠心力をリアルタイムで把握できる方法が望まれる。この場合、細胞のように、周辺環境によってその付着性を変化させるような付着性粒子の付着力測定には、遠心力と共にその状態の変化を観察する手法が必要である。
【０００５】
このような観察機構が備えられた遠心装置として、例えば、特許文献６には、回転するロータに設けられた試料室が対物レンズの光軸を横切るように配設され、パルス発光光源の発光によって試料室の回転にかかわらず観察像を停止させないようにした遠心顕微鏡が開示されている。また、特許文献７〜９には、回転ディスク上の試料室(反応器)が、その光軸を横切るように配置される対物レンズを有する偏光観察用光学系(偏光観察用光学機構)と、試料室が対物レンズの光軸を横切るタイミングでレーザを偏光観察用光学系へ発光する光源とが備えられた遠心顕微鏡が一例として開示されている。
【０００６】
また、本出願人は、観察機構が備えられた遠心装置として、特許文献１０に記載されたものを既に出願している。この特許文献１０の可視下遠心装置及び観察装置は、分離あるいは合成の反応中におけるサンプルの状態を、高フレームレートで安定した高画質の映像でリアルタイムに確認することが可能な可視下遠心装置であって、回転軸を中心に回転する回転盤と、回転盤に配設されてサンプルを収容して回転盤と共に回転する反応器と、反応器内におけるサンプルの状態を観察するための顕微鏡とを具備し、反応器内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、サンプルから所定の物質を分離あるいは合成可能とし、また、反応器内のサンプル状態を観察可能となるように、回転盤に、反応器内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイスと、撮像デバイスで撮影された顕微鏡画像の撮映像をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイスとを配設している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０９０９９号公報
【特許文献２】特表２００３−５３３６８２号公報
【特許文献３】特表２００５−５０９８８２号公報
【特許文献４】特表２００６−５０１８０５号公報
【特許文献５】特開２００６−２２０４７２号公報
【特許文献６】特開昭６３−２５０６１５号公報
【特許文献７】特開平１１−１０９２４５号公報
【特許文献８】特開平１１−２５８５０９号公報
【特許文献９】特開平１１−２５８５１１号公報
【特許文献１０】国際公開ＷＯ２００８／０７８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、観察の対象となるサンプルによっては、特定波長の光を照射（励起）したときに発生する蛍光現象を観察することで、このサンプルの挙動を効果的に知ることができる。この場合、特に良質な蛍光観察像を得るには、効果的な励起光の照射と、高感度観察のための光路設計（蛍光光学系）を実現する必要がある。このような蛍光光学系には、特定波長を発生するための励起光源、サンプルからの蛍光を励起光と分離して撮像デバイスへ送るスプリッタなどが必要である。しかし、上述した各特許文献の技術では、これらをコンパクトに、且つ、高剛性に実現することが難しく、回転ディスク上に顕微鏡を搭載する機構では、蛍光観察機能を有する遠心顕微鏡の実現は困難であった。
【０００９】
また、特許文献６〜９に開示された遠心顕微鏡(遠心装置)においては、回転ディスクの外に偏光観察用光学機構を配置し、この回転ディスクの回転に同期して発光する発光源によってサンプルの状態を観察する場合、回転ディスクの回転に応じたコマの観察しかできないことになる。即ち、回転ディスクが１秒間に１回転する構成の遠心顕微鏡(遠心装置)の場合、１秒間に１コマの観察が限界であるという問題があった。また、回転ディスク上へ顕微鏡を配置すると、この顕微鏡の鏡筒に遠心力が作用されるため、鏡筒の振動が大きくなり、安定した観察を行うことが困難となる他、画像を撮影するためのカメラに対しても、反応器と同様の遠心力が作用されるため、カメラの動作が不安定となるという問題があった。特に、観察光の微弱なサンプルの蛍光観察などの場合、像のコントラスト（信号比Ｓ／Ｎ）を向上するためにシャッタースピードを遅くして像の明るさを確保する必要があるが、回転同期では、サンプルが常にレンズに対して動いているため、シャッタースピードを遅くすると像のブレが大きくなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされており、その目的は、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することが可能であると共に、蛍光観察を可能とする遠心顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、請求項１の発明に係る遠心顕微鏡は、回転可能な回転盤と、前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、前記回転盤の中央部に配設されて前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、を備える遠心顕微鏡において、前記反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設ける、ことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明に係る遠心顕微鏡では、前記蛍光観察手段は、前記回転盤に前記反応器と前記回転盤の回転軸方向に対向して配設される光源と、前記光源からの励起光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、前記光源からの励起光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、を有する、ことを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明に係る遠心顕微鏡では、前記分光器と前記撮像デバイスとの間に、前記分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタが配設されることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器と前記対物レンズと前記反応器が前記回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設されると共に、前記分光器と前記励起光除去フィルタと前記撮像デバイスが前記回転盤の径方向に沿って直列に配設されることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明に係る遠心顕微鏡では、前記反応器が前記回転盤上に支持され、前記光源が前記回転盤の上方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能であることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明に係る遠心顕微鏡では、前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能であることを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器との間に、絞り系と集光光学系が配設されることを特徴としている。
【００１８】
請求項８の発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記対物レンズとの間に集光光学系が配設され、該集光光学系は、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを有することを特徴としている。
【００１９】
請求項９の発明に係る遠心顕微鏡では、前記光源と前記分光器との間に、前記光源から照射される励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する１つまたは２つ以上の励起光除去フィルタが配設されることを特徴としている。
【００２０】
請求項１０の発明に係る遠心顕微鏡では、前記対物レンズと前記反応器との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、該蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップが配設されることを特徴としている。
【００２１】
請求項１１の発明に係る遠心顕微鏡では、前記対物レンズは、開口数が０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離が０．２〜１８．０ｍｍの範囲に設定されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１２の発明に係る遠心顕微鏡は、回転可能な回転盤と、前記回転盤の外周側に配設されてサンプルを収容する反応器と、前記回転盤の中央部に配設されて前記反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスと、前記反応器のサンプルを観察可能な観察手段と、を備える遠心顕微鏡において、前記観察手段は、前記反応器と前記回転盤の回転軸方向に対向して配設される光源と、前記光源からの光を前記反応器のサンプルに照射する対物レンズと、前記光源からの光を透過する一方、前記反応器のサンプルから発生した光を分光する共に屈折して前記撮像デバイスに送る分光器と、を有し、前記反応器が前記回転盤の上方に支持され、前記光源が前記回転盤の下方に配設され、前記光源から前記反応器のサンプルに向けて光を昇射可能である、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明の遠心顕微鏡によれば、回転盤の外周側にサンプルを収容する反応器を配設する一方、回転盤の中央部に反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスを配設し、反応器のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設けている。従って、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することができると共に、明るい画像で蛍光観察を行うことができる。
【００２４】
請求項２の発明に係る遠心顕微鏡によれば、蛍光観察手段として、回転盤に反応器と回転盤の回転軸方向に対向して配設される光源と、光源からの励起光を反応器のサンプルに照射する対物レンズと、光源からの励起光を透過する一方、反応器のサンプルから発生した蛍光を励起光と分光すると共に屈折して蛍光を反射して撮像デバイスに送る分光器とを設けている。従って、光源からの励起光が、分光器を透過し、対物レンズにより反応器のサンプルに照射されると、反応器のサンプルから反射した蛍光が生じ、この蛍光が分光器により反射して撮像デバイスに送られることとなり、装置のコンパクト化を可能としながらも、高精度な蛍光観察を行うことができる。
【００２５】
請求項３の発明に係る遠心顕微鏡によれば、分光器と撮像デバイスとの間に分光器による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタを配設するので、分光器で反射された蛍光に励起光が混在したとしても、この励起光が励起光除去フィルタにより除去されて撮像デバイスに送られることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。
【００２６】
請求項４の発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器と対物レンズと反応器を回転盤の回転軸方向に沿って直列に配設すると共に、分光器と励起光除去フィルタと撮像デバイスを回転盤の径方向に沿って直列に配設するので、光源、分光器、対物レンズ、反応器、励起光除去フィルタ、撮像デバイスを回転盤に効率良く配設することで、装置のコンパクト化及び高剛性化を可能とすることができる。
【００２７】
請求項５の発明に係る遠心顕微鏡によれば、反応器を回転盤上に支持し、光源を回転盤の上方に配設し、光源から反応器のサンプルに向けて励起光を落射可能とするので、装置を全て回転盤上に配設することで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【００２８】
請求項６の発明に係る遠心顕微鏡によれば、反応器を回転盤の上方に支持し、光源を回転盤の下方に配設し、光源から反応器のサンプルに向けて励起光を昇射可能とするので、光源を回転盤の下方に配設する一方、その他の装置を回転盤上に配設することで、サンプルへのアクセスを容易化し、且つ、対物レンズとサンプル間の作動距離を短くすることができ、対物レンズの開口率を向上することができるため、明るい観察を可能とすることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【００２９】
請求項７の発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器との間に絞り系と集光光学系を配設するので、光源からの励起光は、絞り系により絞られ、集光光学系により対物レンズのバックフォーカス近傍に集光することとなり、サンプル面に均一な励起光の照射を達成すると共に、コンパクトな光路設計を可能とすることができ、また、均一で、且つ、高光量の励起光を確保することができる。
【００３０】
請求項８の発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と対物レンズとの間に集光光学系を配設し、この集光光学系として、励起光の照射方向に直列に配置される複数の集光レンズを設けるので、複数の集光レンズにより光源から焦点距離までの距離を短くすることで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【００３１】
請求項９の発明に係る遠心顕微鏡によれば、光源と分光器との間に励起光から蛍光の波長領域に入った範囲の励起光を除去する１つまたは２つ以上の励起光除去フィルタを配設するので、光源から照射された励起光は、その蛍光の波長領域に入った範囲が複数の除去フィルタにより除去されて反応器のサンプルに照射されることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。
【００３２】
請求項１０の発明に係る遠心顕微鏡によれば、対物レンズと反応器との間に、蛍光観察用流体を充填すると共に、蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップを配設するので、蛍光観察用流体により高精度な蛍光画像を得ることができると共に、キャップによりこの蛍光観察用流体の漏洩や飛散を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。
【００３３】
請求項１１の発明に係る遠心顕微鏡によれば、対物レンズの開口数を０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離が０．２〜１８．０ｍｍの範囲に設定するので、落射タイプの顕微鏡の蛍光画像の高い解像度と装置の高い操作性の両立を可能とすることができる。
【００３４】
また、請求項１２の発明に係る遠心顕微鏡によれば、回転盤の外周側にサンプルを収容する反応器を配設する一方、回転盤の中央部に反応器のサンプル状態を撮像可能な撮像デバイスを配設し、反応器のサンプルを観察可能な観察手段を設け、観察手段として、光源と対物レンズと分光器とを設け、反応器を回転盤の上方に支持し、光源を回転盤の下方に配設し、光源から反応器のサンプルに向けて光を昇射可能としている。従って、光源と対物レンズと分光器を回転盤の鉛直方向に倒立して配設することで、対物レンズと反応器のサンプルとの距離を短くして高開口率の明るい測定を実施することができると共に、分解能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における固定部品の内部の構成を説明するための部分構成図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡の全体構成例を上から見た上面図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡にスピンドルユニットを装着させた状態の遠心顕微鏡の全体斜視図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における試料装着部の縦断面図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における流路形成チップの流路パターンを概略的に示す平面図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における絞り系の縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る遠心顕微鏡の縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図である。
【図１２】図１２は、第３の実施の形態の遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図である。
【図１５−１】図１５−１は、第５の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。
【図１５−２】図１５−２は、第５の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。
【図１６】図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る遠心顕微鏡における集光光学系の開口数と作動距離を表すグラフである。
【図１７】図１７は、本発明の第７の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図である。
【図１８−１】図１８−１は、第７の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。
【図１８−２】図１８−２は、第７の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る遠心顕微鏡の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００３７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図、図２は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における固定部品の内部の構成を説明するための部分構成図、図３は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡の全体構成例を上から見た上面図、図４は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図、図５は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡にスピンドルユニットを装着させた状態の遠心顕微鏡の全体斜視図、図６は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における試料装着部の縦断面図、図７は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における流路形成チップの流路パターンを概略的に示す平面図、図８は、第１の実施の形態の遠心顕微鏡における絞り系の縦断面図である。
【００３８】
第１の実施の形態に係る遠心顕微鏡は、サンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質を分離あるいは合成させる装置に、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプルの状態をリアルタイムで目視により確認することが可能なものである。
【００３９】
図１から図５に示すように、第１の実施の形態に係る遠心顕微鏡Ａは、所定の回転軸２を中心に回転する回転盤４と、回転盤４の外周部に配設されてサンプルを収容して回転盤４と共に回転する反応器６と、反応器６内におけるサンプルの状態を目視により観察するための顕微鏡８とから構成されている。そして、遠心顕微鏡Ａは、反応器６内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質（液体、固体および気体、若しくはこれらの混合体など）を分離、あるいは、合成させている。
【００４０】
なお、遠心顕微鏡Ａの大きさや形状、具体的には、回転盤４の大きさや形状は、遠心分離あるいは遠心合成させるサンプルの性質や数などに応じて任意に設定すればよいが、本実施の形態においては、回転盤４が直径２２０ｍｍの円盤として構成されている場合を、一例として想定する。また、反応器６は、その内部に所定のサンプルを収容し、サンプルを遠心分離反応あるいは遠心合成反応させることが可能であれば、その形態は特に限定されず、任意の形態を成す反応器６を選択して適用することができるが、本実施の形態においては、チップ型の反応器６が適用されている場合を、一例として想定する。そして、反応器６は、内部にサンプルを収容した状態で、回転盤４に対して固定され、回転盤４とともに回転している。
【００４１】
上述した遠心顕微鏡Ａにおいて、顕微鏡８は、反応器６内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤４の所定位置（外周部）へ固定されている。この回転盤４には、顕微鏡８で捉えた反応器６内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス１０と、撮像デバイス１０で撮影された顕微鏡画像の撮影像を、リアルタイムで動画として無線により伝送するための映像無線伝送デバイス１２が取付けられている。なお、本実施の形態において、顕微鏡８は、一例として、反応器６内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ８ａと、対物レンズ８ａが捉えた顕微鏡画像を撮像デバイス１０まで伝達するための光路が内部に形成された鏡筒８ｂとを備えて構成されている。また、撮像デバイス１０には、顕微鏡８で捉えた反応器６内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影することが可能な各種の撮像装置を適用することができるが、本実施の形態においては、撮像デバイス１０としてＣＣＤカメラを適用した場合を一例として想定する。
【００４２】
この場合、顕微鏡８は、鏡筒８ｂ内において、顕微鏡８の光路が回転盤４の盤面（図４の上側の面）４ａに対して所定の角度で部分的に屈折されており、撮像デバイス(以下、ＣＣＤカメラという)１０は、所定角度で屈折された顕微鏡８の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられている。なお、以下の説明においては、上述した顕微鏡８の光路を観察光路と呼び、この観察光路を進む光を観察光と呼ぶ。
【００４３】
本実施の形態においては、一例として、図４に示すように、顕微鏡８の鏡筒８ｂ内へミラー１４を観察光路の屈折角に応じて任意に設定される所定角度だけ観察光路に対して傾斜して配設している。なお、図４に示す構成において、遠心顕微鏡Ａは、顕微鏡８の対物レンズ８ａが反応器６内のサンプル状態を垂直方向（同図の上下方向）の上方から捉えると共に、回転盤４の回転中心の近傍で回転盤４の盤面４ａに対して平行する方向(水平方向)から対物レンズ８ａが捉えた顕微鏡画像をＣＣＤカメラ１０で撮影する構造を成している。このため、ミラー１４を図４の観察光ｎの進入方向に対して約１３５°の角度で後傾させて顕微鏡８の鏡筒８ｂ内に配設することで、進入した観察光ｎを約９０°だけ屈折させ、回転盤４の盤面４ａに対して平行となるようにさらに進行させている。なお、顕微鏡８は、その鏡筒８ｂを略直角に屈折させることで、鏡筒８ｂ内に略直角に屈折した観察光路を形成した構成とすればよい。
【００４４】
この場合、顕微鏡８を回転盤４の周縁部へ位置付けることで、垂直方向から進入した観察光ｎがミラー１４によって回転盤４の周方向から中心方向へ向けて回転盤４の盤面４ａと平行して屈折するように、その進行方向を変化させる構成とすることができる。この結果、顕微鏡８は、その観察光ｎ（即ち、顕微鏡画像）が回転盤４の中心部、即ち、回転盤４の回転中心の方向へ向けて到達（収束）される構造となり、ＣＣＤカメラ１０を観察光路の到達(収束)先へ位置付けることで、ＣＣＤカメラ１０が回転盤４の回転中心の近傍で顕微鏡の観察光ｎを捉えること、具体的には、顕微鏡画像を撮影することが可能な構成とすることができる。
【００４５】
このため、ＣＣＤカメラ１０を回転盤４の回転中心の近傍に位置付けることができ、回転盤４が回転することによって遠心力が生じた場合であっても、ＣＣＤカメラ１０に対して作用する遠心力を軽減させることができ、遠心力によってＣＣＤカメラ１０の性能が阻害されることや撮影時の顕微鏡画像がブレることがなく、ＣＣＤカメラ１０において常に安定した顕微鏡画像の撮影を行うことが可能となる。
【００４６】
また、上述したように顕微鏡８を観察光路がミラー１４によって屈折される構造とすることで、顕微鏡８の鏡筒８ｂの高さ（図４の上下方向の距離）を抑えることができる。これにより、回転盤４が回転することで回転振動が発生した場合であっても、回転振動に対する顕微鏡８の剛性を高めることができ、顕微鏡８において常に安定した反応器６内におけるサンプル状態の観察を行うことが可能となる。但し、鏡筒８ｂの高さを抑えるためには、顕微鏡８を観察光路の屈折角度が０°より大きく９０°以下となる構造とすることが好ましい。
【００４７】
なお、顕微鏡８は、その鏡筒８ｂが反応器６に対して垂直方向（鉛直方向−図４の上下方向）へ上下動可能な構造を成しており、このような構造を成すことにより、反応器６（具体的には、サンプル）と対物レンズ８ａとの間の距離（焦点距離）を調整することができるようになっている。この場合、回転盤４には、その盤面４ａに対して垂直方向へ所定の長さで延出したガイド（以下、Ｚ軸ガイドという）２０が設けられており、鏡筒８ｂをＺ軸ガイド２０に沿ってスライドさせることで、顕微鏡８は、サンプルと対物レンズ８ａとの焦点距離を調整する構造となっている。
【００４８】
また、本実施の形態においては、顕微鏡８の対物レンズ８ａと反応器６とを同一部品（以下、固定部品という）１６の内部に収容すると共に、収容された対物レンズ８ａ及び反応器６を固定部品１６と一体的に回転盤４へ固定することで、対物レンズ８ａと反応器６との間の外部振動（具体的には、回転盤４の回転によって生ずる回転振動）による相対変位を極小化させている。これにより、顕微鏡８は、常に安定して反応器６内のサンプル状態をブレのないクリアな画像として捉えることができ、分離過程あるいは合成過程におけるサンプルの状態を正確且つ確実に観察することが可能となる。
【００４９】
この場合、固定部品１６の内部には、図２に示すように、所定の照明装置（例えば、エッジ式のＬＥＤ（Light Emitting Diode）バックライト）２２が設けられており、サンプルを顕微鏡８の対物レンズ８ａとは反対側から照明装置２２で照らして透過させた状態で観察できるようにしている。これにより、反応器６内におけるサンプルの状態をより鮮明に観察することができ、対物レンズ８ａによって当該サンプル状態を、よりクリアな顕微鏡画像として捉えることができる。なお、照明装置（エッジ式のＬＥＤバックライト）２２の光源であるＬＥＤ２２ａは、上述したＣＣＤカメラ１０と同様に、回転盤４の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられている。
【００５０】
ここで、照明装置２２は、サンプルを照らして透過させた状態で観察することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、サンプルの性質や種類などに応じて、任意の照明装置を選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社モリテックス製のＬＥＤ照明（エッジ式バックライト）ＭＥＢＬ−ＣＷ２５を用いている。但し、例えば、この照明装置２２と同等、若しくは、それ以上の性能を有する照明装置であってもよい。
【００５１】
また、固定部品１６は、顕微鏡８の対物レンズ８ａとサンプルとの焦点距離を調整し、適正距離に設定された状態で、対物レンズ８ａとサンプルとの相対位置、具体的には、対物レンズ８ａのサンプルに対する高さを固定している。これにより、分離反応中あるいは合成反応中、サンプルに対する顕微鏡８の対物レンズ８ａの高さを一定に維持することができ、当該サンプルの状態を安定して観察することが可能となる。
【００５２】
ここで、上述した遠心顕微鏡Ａにおいて、微小生物などの特定な物質よりも更に微小な対象物を観察可能にするために、より倍率及び解像度を向上させる必要がある。そのため、本実施の形態では、より簡易的に解像度を向上するため、遠心顕微鏡Ａの試料装着部を下記に説明するような構造としている。
【００５３】
図６に示すように、試料装着部６０は、ほぼ中心にピンホール６１ａを有する試料台６１と、試料台６１の表面６１ｂ上にピンホール６１ａを覆うように配置されたガラス板や樹脂板等からなるカバー部材６２とを備え、観察対象物である反応器６とバックライト式の照明装置２２との間に設けられる。カバー部材６２上には反応器６が載置されて装着される。
【００５４】
試料台６１は、平坦な表面６１ｂに対し照明装置２２側の裏面は、ピンホール６１ａを中心としたすり鉢状に、すなわち、ピンホール６１ａに向けて傾斜した略円錐状凹面６１ｃに構成されており、略円錐状凹面６１ｃの外周部が照明装置２２上に載る構成である。試料台６１は、アルミニウム等の軽金属材料や樹脂材料から構成できる。試料台６１の内部の略円錐状凹面６１ｃは、例えば、黒色処理されている。
【００５５】
この試料装着部６０によれば、照明装置２２の上にピンホール６１ａを設けた試料台６１を設置することで、照明装置２２からのバックライト照明光Ｐの一部がピンホール６１ａを透過し、その透過光が観察対象物（反応器６）の観察領域６ａに背面側から照射され、観察領域６ａを透過した光が観察光ｎとして対物レンズ８ａに入射し、反応器６内のサンプルを観察できる。このように、ピンホール６１ａを透過した透過光がほとんど観察領域６ａのみに照射されるので、像のコントラストが向上し、解像度の高い画像が得られる。
【００５６】
本実施の形態では、試料台６１にピンホール６１ａを設け、バックライト照明光Ｐのうちのピンホール６１ａを透過した透過光が観察領域６ａのみに照射されるように改良することで、コントラスト及び解像度の向上を実現できるのである。また、試料台６１の内部の略円錐状凹面６１ｃがピンホール６１ａを中心とするすり鉢状に構成されることで、照明装置２２からの照明光を効率よくピンホール６１ａに導入できるとともに、略円錐状凹面６１ｃの黒色処理により散乱光の発生を防止している。
【００５７】
なお、上述の遠心顕微鏡Ａは、例えば、反応器６として、図７に示すように、ダンベル型の微細流路パターン（両端に円形の溶液槽を設け、溶液槽同士を直線流路で接続した形状の流路）を形成した流路デバイスを作製し、この流路デバイスが設置されている。この流路デバイスは、微細流路パターンを形成したＰＤＭＳ樹脂をガラス基板上へ貼り付けた構造である。流路パターンは、例えば、直径３ｍｍの円形の溶液層を７００μｍ幅の直線流路で接続した形状で、深さ約１２０μｍである。一方には溶液導入用の孔が形成されている。
【００５８】
流路デバイスを、溶液導入用の孔を反遠心側にして直線流路部分がＣＣＤカメラ１０で観察できるように遠心顕微鏡Ａに取付ける。このとき、流路内は溶液で満たされている。溶液導入孔から溶液を導入し、遠心顕微鏡Ａを駆動すると、遠心力によって特定の物質が直線流路を介して遠心側の溶液槽へ移動する。遠心顕微鏡Ａでは、特定の物質が直線流路内を移動する速度を任意の回転数（遠心力）で測定できるため、特定の物質の移動速度ｖを正確に測定することができる。
【００５９】
ところで、本実施の形態では、遠心顕微鏡Ａは、反応器６のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を有している。即ち、特定波長の光をサンプルに照射（励起）し、このときに発生する蛍光現象を観察することで、このサンプルの挙動を効果的に知ることができる。この場合、特に良質な蛍光観察像を得るには、効果的な励起光の照射と、高感度観察のための光路設計（蛍光光学系）を実現する必要がある。このような蛍光光学系には、特定波長を発生するための励起光源、サンプルからの蛍光を励起光と分離して撮像デバイスへ送るスプリッタなどが必要である。
【００６０】
本実施の形態の遠心顕微鏡Ａでは、反応器６のサンプルに対して、上方から照明をあてる落射照明装置を付加している。即ち、顕微鏡８にて、鏡筒８ｂの上部には、所定の照明装置（例えば、砲弾型のＬＥＤ（Light Emitting Diode））４１が設けられており、サンプルを上方から照らした状態で観察できるようにしている。また、鏡筒８ｂには、照明装置４１とミラー１４との間に位置して、上方から絞り系４２と集光光学系４３とが直列に配設されている。
【００６１】
絞り系４２は、図８に示すように、ほぼ中心にピンホール４４ａを有するプレート４４と、プレート４４の表面（下面）４４ｂ上にピンホール４４ａを覆うように配置されたガラス板や樹脂板等からなるカバー部材４５とを備えている。なお、このカバー部材４５を不要とすることもできる。このプレート４４は、平坦な表面４４ｂに対し照明装置４１側の裏面（上面）は、ピンホール４４ａを中心としたすり鉢状に、即ち、ピンホール４４ａに向けて傾斜した略円錐状凹面４４ｃに構成されており、略円錐状凹面４４ｃに対向して照明装置４１が配置される。プレート４４は、アルミニウム等の軽金属材料や樹脂材料から構成でき、内部の略円錐状凹面４４ｃは、例えば、黒色処理されている。なお、ピンホール４４ａを有する絞り系４２は、照明装置４１の種類に応じて設定すればよいものであり、大きな光量を確保する場合には、この絞り系４２をなくしてもよい。
【００６２】
また、集光光学系４３は、絞り系４２のピンホール４４ａを透過した照明装置４１の照明光を集光してミラー１４に伝達するものである。そして、対物レンズ８ａの上部のミラー１４は、分光器として機能するダイクロイックビームスプリッターであり、照明装置４１からの照明光ｍがダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズ８ａを通して反応器６内のサンプルを照射する。また、サンプルからの反射光（観察光）ｎは対物レンズ８ａを通してダイクロイックビームスプリッター１４で反射し、ＣＣＤカメラ１０へ到達する。
【００６３】
ここで、照明装置４１は、サンプルを照らした状態で観察することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、サンプルの性質や種類などに応じて、任意の照明装置を選択すればよい。
【００６４】
本実施の形態においては、生物学実験で一般に知られているＦＩＴＣ（fluorescein isothiocyanate）やＧＦＰ（green fluorescent protein）などの蛍光物質（蛍光試薬）をターゲットとして観察を行うため、光源として青色ＬＥＤ（波長：４６０ｎｍ〜４９０ｎｍ）を使用した。本光学系では、この波長の光を励起光としてサンプルに照射し、ＦＩＴＣやＧＦＰの発生する５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの蛍光を観察する。この励起光源として使用できるＬＥＤ照明として、例えば、株式会社モリテックス製のハイパワースポット照明ＭＣＥＰ−ＣＢ８や、株式会社イマックス製の同軸・スポット照明ＩＨＶ−２７ＢｍｋIIなどを使用することができるが、遠心力の影響を受けないようにできるだけコンパクトで軽量なものが好ましい。また、上述したような市販品の照明装置に限らず、高輝度の砲弾型ＬＥＤにカバーを取付けたものとしてもよい。更に、予め、光源において、レンズなどで平行光束化（コリメート）されたものが好ましく、半導体レーザなども好適に使用することができる。
【００６５】
また、この集光光学系４３の用いられる集光レンズは、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製ＴＥＣＨ  ＳＰＥＣ  φ１２  平凸レンズ（ＰＣＸ）、または、両凸レンズ（ＤＣＸ）（焦点距離１２〜１００ｍｍ）を用いている。また、この顕微鏡８の対物レンズ８ａは、例えば、株式会社オリンパス製ＳＬＭＰＬ５０（開口数０．４５、作動距離１５．０ｍｍ、質量９１ｇ）を用いているが、より明るい像を得るためには、開口数の大きいレンズを選択することが望ましい。また、ダイクロイックビームスプリッター１４は、セムロック製ＦＦ５０５−ＳＤｉ０１を用いている。
【００６６】
このように本実施の形態の遠心顕微鏡Ａにて、光学系は、照明装置４１、絞り系４２、集光光学系４３、ダイクロイックビームスプリッター１４、対物レンズ８ａを用いることで、ケラー照明を実現している。ケラー照明は、大きな開口率（開口数）の均一で強い照明を可能とするものであり、絞り系４２及び集光光学系４３を調節して対物レンズ８ａの後面（光源側）の焦点位置に光源の像を結像させる。開口絞りはサンプルの対物レンズ８ａの光源側焦点の位置に置かれるので、結像した光は対物レンズ８ａを通過した後にサンプル面に均一に照射される。対物レンズ８ａとサンプルとの作動距離は、視野絞りの像がサンプルで結像するように調整する。そのため、サンプルでは、視野絞りの空中像ができるが、視野絞りの位置では明るさがより均一であるので、サンプルでの明るさも均一になる。
【００６７】
従って、照明装置４１からの励起光Ｑは、絞り系４２のピンホール４４ａ（例えば、直径０．２ｍｍ程度）を通過することで絞られ、その絞り光が集光光学系４３により集光されて対物レンズ８ａに入射する。この場合、絞り光は、ダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズ８ａのバックフォーカス（後焦点面）近傍に集光するように、集光光学系４３により調整される。このとき、バックフォーカス位置に開口絞りを設けても良く、また、開口絞りの前後に視野絞りを設けると、照明系の調整が容易となり、迷光などにより像の劣化を抑制することができる。そして、励起光が対物レンズ８ａによりサンプルに照射されると、特定の物質から発生した反射光（蛍光）がダイクロイックビームスプリッター１４に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する５０５ｎｍ以上の波長の光のみを屈折するように反射し、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１０へ送る。
【００６８】
具体的には、照明装置４１から青色ＬＥＤの励起光（波長λ１：４６０ｎｍ〜４９０ｎｍ）が反応器６内のサンプルに照射されると、サンプルのＦＩＴＣやＧＦＰで反射光の一部として発生する蛍光（波長λ２：５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ）が得られる。サンプルで反射した励起光（波長λ１）と蛍光（波長λ２）は、ダイクロイックビームスプリッター１４にて分光され、蛍光（波長λ２）のみが屈折してＣＣＤカメラ１０へ送られる。
【００６９】
本実施の形態においては、回転盤４に対し、上述した顕微鏡画像を動画として撮影するＣＣＤカメラ１０と共に、ＣＣＤカメラ１０で撮影された顕微鏡画像のカメラ映像(撮影像)をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイス１２が取付けられている。また、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間には、ダイクロイックビームスプリッター１４による反射光のうち、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ４６が配設されている。
【００７０】
この励起光除去フィルタ４６は、ダイクロイックビームスプリッター１４で屈折させられた反射光に含まれる励起光成分を除去するものである。即ち、励起光除去フィルタ４６は、反射光のうち、５００ｎｍ以上の光だけを透過する吸収フィルタであり、蛍光（波長λ２）を透過して励起光（波長λ１）を吸収する、例えば、セムロック製ＦＦ０１−５１２／６３０−２５を用いている。
【００７１】
このように、ＣＣＤカメラ１０で撮影された映像を外部受信機（図示略）に対して伝送する方式として、有線方式ではなく無線方式を採用することで、回転盤４とともにＣＣＤカメラ１０並びに映像無線伝送デバイス１２を回転させた場合であっても、これらから直接信号線を取り出す必要がなく、信号線の取り回しを考慮する必要が全くない。この結果、ＣＣＤカメラ１０および映像無線伝送デバイス１２の周辺構造を容易に簡略化させることができる。
【００７２】
また、信号線の取り回しを考慮する必要がないため、ＣＣＤカメラ１０並びに映像無線伝送デバイス１２を回転盤４（具体的には、顕微鏡８および反応器６内のサンプル）と共に回転させる構造とすることができ、回転盤４の回転数による制約を受けることなく、任意の高フレームレート（コマ数）でＣＣＤカメラ１０によって顕微鏡画像を撮影することができ、撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を外部の受信装置（図示略）に対して伝送することができる。
【００７３】
これにより、かかる外部受信装置として、例えば、液晶パネルやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどの表示器を設けることで、上述したカメラ映像（即ち、反応器６の内部におけるサンプルの状態）を、かかる表示器においてリアルタイムに確認しながらサンプルの分離反応あるいは合成反応を進行させることができる。また、パソコンなどを介して収録したカメラ映像を解析することにより、サンプル（具体的には、その内部物質や、分離物質あるいは合成物質など）の挙動をモニタし、回転盤４の最適な回転条件（別の捉え方をすれば、サンプルに作用させる遠心力の最適な大きさ）を推定すると共に、この推定された最適条件（例えば、回転速度や回転時間など）で回転盤４を回転制御することも可能となる。
【００７４】
この場合、映像無線伝送デバイス１２は、上述したＣＣＤカメラ１０と同様に、回転盤４の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられており、ＣＣＤカメラ１０によって撮影されたカメラ映像の映像データを所定のアンテナ１８から外部受信装置（受信機に接続された液晶パネルやＣＲＴディスプレイなどの表示器）に対して無線伝送している。また同様に、アンテナ１８も回転盤４の回転によって生じる遠心力の作用を軽減させるため、回転盤４の回転中心の近傍、具体的には、回転盤４の回転中心の延長線上に立ち上がる構成としている。
【００７５】
なお、映像無線伝送デバイス１２がカメラ映像の映像データ（映像信号）を外部受信装置（図示略）へ無線伝送する際、映像データの伝送速度（ビットレート）やデータ形式（周波数や圧縮・非圧縮の有無など）は、遠心顕微鏡Ａの使用態様や使用条件などに応じて任意に設定すればよい。例えば、本実施の形態においては、一例として、ＣＣＤカメラ１０が撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を、映像無線伝送デバイス１２によって周波数が２．４ＧＨｚの非圧縮デジタル信号の映像テータに変換し、当該映像データを外部受信装置に対して無線伝送している。これにより、映像無線伝送デバイスから送信された映像信号を欠落させることなく、外部受信装置に対して送信することができ、当該外部受信装置においてサンプル状態をクリアで安定した映像で確認しながら、分離反応あるいは合成反応を進行させることができる。但し、映像無線伝送デバイス１２から外部受信装置へ伝送する映像データは、上述した非圧縮のデジタル信号に代えて、圧縮信号であってもよいし、アナログ信号としてあってもよい。
【００７６】
ここで、ＣＣＤカメラ１０は、顕微鏡８で捉えた反応器６内におけるサンプル状態の顕微鏡画像を撮影することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、遠心顕微鏡Ａの使用態様や使用条件などに応じて、任意のＣＣＤカメラを選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社モスウェル製のカラーボードカメラＭＳＣ−９０（最低被写体照度／0.5lx.）を用いている。また、蛍光観察用の高感度カメラとして、ワテック（株）WAT902HB2S（最低被写体照度／0.0003 lx.）を用いてもよい。ただし、例えば、かかるＣＣＤカメラ１０と同等、若しくはそれ以上の性能を有するＣＣＤカメラであってもよい。
【００７７】
また、映像無線伝送デバイス１２は、ＣＣＤカメラ１０が撮影した顕微鏡画像のカメラ映像を外部受信装置(図示しない)に対して無線伝送することが可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、遠心顕微鏡Ａの使用態様や使用条件などに応じて、任意の映像無線伝送デバイスを選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、株式会社アイデンビデオトロニクス製のＴＲＸ２４ｍｉｎｉを用いている。ただし、例えば、かかる映像無線伝送デバイス１２と同等、若しくはそれ以上の性能を有する映像無線伝送デバイスであってもよい。
【００７８】
なお、上述したＣＣＤカメラ１０、映像無線伝送デバイス１２、並びに照明装置２２など、遠心顕微鏡Ａに設けられた各種の電装部品は、図１及び図３に示すように、所定の電源装置（例えば、バッテリー）２４によって駆動されている。この場合、電源装置２４は、かかる各種の電装部品（ＣＣＤカメラ１０、映像無線伝送デバイス１２、並びに、照明装置２２など）を正常に動作させることが可能な電力を、サンプルに対する分離反応中あるいは合成反応中、安定して供給可能であれば、その具体的な構成は特に限定されない。例えば、上述した各種の電装部品が要する電力の大きさなどに応じて、任意の電源装置を選択すればよく、一例として、本実施の形態においては、ＵＬＴＲＡ ＬＩＦＥ株式会社製のバッテリーであるＵＢＢＰ０１（電圧３．７ｖ、バッテリー容量１．８Ａｈ）を用いている。但し、例えば、かかる電源装置２４と同等、若しくはそれ以上の性能を有する電源装置であってもよい。
【００７９】
本実施の形態においては、かかる電源装置（バッテリー）２４を４個直列で使用し、これら４つのバッテリー２４を、回転盤４の回転中心に対して対称となる位置へ（１８０°の位相差で）２つずつ均等に配置しているとともに、顕微鏡８、反応器６および固定部品１６に対して９０°の位相差で配置している（図３参照）。この場合、バッテリー２４は、一例として、回転盤４の盤面４ａを凹状に窪ませて成る取付部へ埋設され、板状部材２６で固定されて回転盤４に対して取り付けられている。
【００８０】
ここで、かかる遠心顕微鏡Ａにおいて、回転盤４の回転軸２は、図示しない所定の駆動装置（例えば、スピンドルモータなど）によって回転されていると共に、各種の軸受２７によって回転自在に支持されており、図４には、一例として、転動体として玉を適用した転がり軸受２７によって回転軸２を支持した構成が示されている。この場合、転がり軸受２７は、転動体として玉を適用した各種の玉軸受の他、転動体として各種のころ（円筒ころ、円すいころおよび球面ころなど）を適用したころ軸受であってもよい。また、図４に示す構成においては、回転軸２を２つの軸受２７で支持する構造としているが、回転軸２は、１つの軸受２７で支持してもよいし、３つ以上の軸受２７で支持してもよい。
【００８１】
なお、軸受２７として、上述した各種の転がり軸受に代えてエア軸受を適用し、回転軸２を当該エア軸受によって回転自在に支持することで、回転盤４が回転する際に生ずる回転振動を格段に軽減させることができ、ひいては、顕微鏡８やＣＣＤカメラ１０の回転振動を抑制させ、分離反応中あるいは合成反応中におけるサンプル状態の安定した観察ならびに撮影を行うことが可能となり、さらに好ましい。ここで、一例として、エア軸受は、回転軸２の外周面を全周に亘って覆うように位置付けられた筒状のハウジングによって回転軸２を回転自在に支持する構造を成し、ハウジングの内周面（回転軸２の外周面に対する対向面）に設けた複数の噴出口（噴出孔）から回転軸２の外周面へ向けてエアを吹き付け、ハウジングの内周面と回転軸２の外周面とを非接触状態に保つことで、回転軸２を非常に滑らかに回転させることができる。この場合、エアスピンドルユニットとしては、例えば、日本精工株式会社製のＧＢＳ１００Ｈなどを用いることができる。
【００８２】
また、本実施の形態において、回転軸２および回転軸２を回転自在に支持する軸受２７は、これらがハウジングとともに一体を成すスピンドルユニット２８として構成されており、スピンドルユニット２８が回転盤４に装着されることで、回転盤４が回転軸２を中心として回転される構造となっている。この場合、回転盤４には、その中央部が上側(顕微鏡８、反応器６、ＣＣＤカメラ１０、および映像無線伝送デバイス１２などが配設されている側)へ所定の大きさで凸状に突出し、回転盤４の下側（上述した各部品などが配設されている側とは反対側）を当該凸状に窪ませて形成されたスピンドルユニット取付部４ｂが設けられており、スピンドルユニット２８は、回転盤４の下側からスピンドルユニット取付部４ｂへ挿入されて、回転盤４に対して取付けられている。
【００８３】
このように、遠心顕微鏡Ａをスピンドルユニット２８に対して回転盤４が被さるような構造とすることで、顕微鏡８、反応器６、ＣＣＤカメラ１０、及び映像無線伝送デバイス１２などが配設された回転盤４の回転時における回転重心と、回転軸２が軸受２７によって回転自在に支持された軸支部分との距離を狭めることができ、当該軸支部分に生じる回転モーメントを有効に軽減させることができる。
【００８４】
なお、上述した本実施の形態において、遠心顕微鏡Ａの構成部材の材料については特に言及しなかったが、遠心顕微鏡Ａの使用態様や使用目的などに応じて各種の素材を任意に選択して使用すればよい。一例として、本実施の形態においては、回転盤４の材料、並びに顕微鏡８、反応器６、ＣＣＤカメラ１０、及び映像無線伝送デバイス１２などを回転盤４に対して取り付けるための各種の取付部材を高強度アルミニウム合金（A2017）製とすることで、回転時における剛性を十分に確保しながら、これらの部材の軽量化を図っている。この場合、この軽量化のための材料として、各種Ｔｉ合金、Ｍｇ合金などを用いてもよい。
【００８５】
また、本実施の形態においては、回転時における遠心顕微鏡Ａの重量バランスを均等にし、回転時に生じるスピンドルユニット２８に対する振れ回り応力を減少させるため、回転盤４に対し、顕微鏡８および反応器６の配設位置と回転中心に対して略対称となる位置（回転中心に対して反対側)へ所定のバランスウェイト３０を設けている。バランスウェイト３０の重量、および配設位置は、回転盤４に配設された顕微鏡８、反応器６、ＣＣＤカメラ１０、および映像無線伝送デバイス１２などの各種の部材重量やそのバランス（重心)などに応じて、上述したスピンドルユニット２８に対する振れ回り応力が小さくなるように調整すればよい。
【００８６】
次に、上述のように反応器６を遠心顕微鏡Ａに装着して回転させ、発生する遠心力を流体に作用させて流体を駆動し流動させることによる作用効果について説明する。
【００８７】
反応器６に外部機器との流体接続（流体駆動にポンプを利用する場合）、及び、電気的接続（流体駆動に例えば電気浸透流などを利用する場合）が不要となり、反応器６の構造が簡素化できる。この効果として、反応器６の取り扱いが容易となり、自動化しやすく、解析速度も向上する。また、反応器６をさらに小型化することができ、より微小サンプルでの解析が可能となる。この場合は、細胞は電気的に破砕することができないので、力学的な衝突によって破砕させる。また、周辺機器も小型化できるため、測定系全体を小型化できる。
【００８８】
また、サンプルの化学的な特性に影響されず、流体を駆動させることができる。特に、電界印加により電気分解し易い溶液を主体とするサンプルでも、駆動（解析）が可能である。また、電気的な刺激によって、変化する可能性のあるサンプルに対しても、これらの影響を気にせず利用でき、適用範囲が広がり好ましい。
【００８９】
また、サンプルの遠心分離効果を同時に発生させることができ、サンプルの比重による分離が可能である。
【００９０】
さらに、本実施の形態の遠心顕微鏡を利用することによって、低回転数（低遠心力）の領域での反応であっても、情報が欠落（コマ落ち）することなく、検出状態を把握することができる。同時に、蛍光観察のような微弱光を観察する場合において、露光時間を長くしても観察側の対物レンズとサンプルが一体化して回転するため像のブレが少なく、高精度の観察が可能である。
【００９１】
また、本実施の形態の遠心顕微鏡Ａでは、反応器６のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段を設けており、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することができると共に、蛍光観察を行うことができる。
【００９２】
そして、この蛍光観察手段として、回転盤４に反応器６と回転盤４の回転軸方向に対向して配設される照明装置４１と、照明装置４１からの励起光を反応器６のサンプルに照射する対物レンズ８ａと、照明装置４１からの励起光を透過する一方、反応器６のサンプルから反射した蛍光を反射してＣＣＤカメラ１０に送るダイクロイックビームスプリッター１４とを設けている。従って、照明装置４１からの励起光が、ダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズ８ａにより反応器６のサンプルに照射されると、反応器６のサンプルから反射した蛍光が生じ、この蛍光がダイクロイックビームスプリッター１４により反射してＣＣＤカメラ１０に送られることとなり、装置のコンパクト化を可能としながらも、高精度な蛍光観察を行うことができる。
【００９３】
また、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間にダイクロイックビームスプリッター１４による反射光から励起光を除去する励起光除去フィルタ４６を配設しており、ダイクロイックビームスプリッター１４で反射された蛍光に励起光が混在したとしても、この励起光が励起光除去フィルタ４６により除去されてＣＣＤカメラ１０に送られることとなり、高精度な蛍光画像を得ることができる。
【００９４】
そして、照明装置４１とダイクロイックビームスプリッター１４と対物レンズ８ａと反応器６を回転盤４の回転軸方向に沿って直列に配設すると共に、ダイクロイックビームスプリッター１４と励起光除去フィルタ４６とＣＣＤカメラ１０を回転盤４の径方向に沿って直列に配設している。そして、反応器６を回転盤４上に支持し、照明装置４１を回転盤４の上方に配設し、照明装置４１から反応器６のサンプルに向けて励起光を落射している。そのため、照明装置４１、ダイクロイックビームスプリッター１４、対物レンズ８ａ、反応器６、励起光除去フィルタ４６、ＣＣＤカメラ１０を回転盤４に効率良く配設することで、装置のコンパクト化及び高剛性化を可能とすることができる。また、各装置を全て回転盤４上に配設することで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。
【００９５】
更に、照明装置４１とダイクロイックビームスプリッター１４との間に絞り系４２と集光光学系４３を配設しており、照明装置４１からの励起光は、絞り系４２により絞られ、集光光学系４３により対物レンズ８ａのバックフォーカス近傍に集光することとなり、コンパクトな光路設計を可能とすることができると共に、均一で、且つ、高光量の励起光を確保することができる。
【００９６】
［第２の実施の形態］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る遠心顕微鏡の縦断面図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００９７】
第２の実施の形態において、図９に示すように、遠心顕微鏡は、微小生物の重力走性挙動などを測定する目的で、比較的低遠心力（重力の数倍程度の過重力）を発生させるために特に低速域での可視下性を要求されるが、本実施の形態では、遠心顕微鏡Ｂが回転盤上へ顕微鏡システムを搭載しているため、回転数に関係なく高フレームレートの動画撮影が可能であり、特に動きの早い微小生物の挙動観察装置として最適である。同用途では、重力環境の急激な変化を再現するため、回転数変化応答の速い装置が要求されている。そこで、遠心顕微鏡Ｂを、ダイレクトドライブモータにより回転盤４を直接駆動するようにしてもよい。
【００９８】
即ち、ダイレクトドライブモータ５０の外周側に位置する回転部５１を回転盤４に取付けてモータビルトインタイプに構成する。これにより、回転数変化の応答性を向上できるとともに装置の小型化を達成できる。なお、ダイレクトドライブモータ５０としては、例えば、日本精工株式会社製のＰＳモータ（１００６シリーズ）を用いることができる。
【００９９】
更に、このダイレクトドライブモータ５０の内側の固定部５２の上方の取付部４ｂにスリップリング５３を設け、例えば、画像のサンプリング間隔が長く画像がみえない場合や重力反応の著しく遅いサンプルを対象として長時間の連続観察が必要な場合等にはスリップリング５３を介して映像信号を外部に伝送したり、電源を供給するようにしてもよい。また、スリップリング５３を用いることにより、外部機器や、生体応用の場合に生体サンプルへの電波の影響を抑制した上で、遠心負荷テストを実施することができる。更に、電波の使用できない環境、例えば、医療機器、宇宙ステーション内、その他の電波干渉機器の周辺などでの利用を可能とすることができる。
【０１００】
［第３の実施の形態］
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る遠心顕微鏡の全体構成例を示す斜視図、図１１は、第３の実施の形態の遠心顕微鏡の縦断面図、図１２は、第３の実施の形態の遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１０１】
第３の実施の形態において、図１０乃至図１２に示すように、遠心顕微鏡Ｃは、倒立型遠心顕微鏡であって、回転盤４の外周部に配設されてサンプルを収容して回転盤４と共に回転する反応器６と、反応器６内におけるサンプルの状態を目視により観察するための顕微鏡８とから構成されている。そして、遠心顕微鏡Ｃは、反応器６内のサンプルに対して遠心力を作用させることで、このサンプルから所定の物質（液体、固体および気体、若しくはこれらの混合体など）を分離、あるいは、合成させている。
【０１０２】
この遠心顕微鏡Ｃにおいて、顕微鏡８は、反応器６内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤４の所定位置（外周部）へ固定されている。この回転盤４には、顕微鏡８で捉えた反応器６内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）１０と、撮像デバイス１０で撮影された顕微鏡画像の撮影像を、リアルタイムで動画として無線により伝送するための映像無線伝送デバイス１２が取付けられている。この場合、顕微鏡８は、光路が回転盤４の盤面（図１１の上側の面）４ａに対して所定の角度で部分的に屈折されており、ＣＣＤカメラ１０は、所定角度で屈折された顕微鏡８の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられている。
【０１０３】
本実施の形態の遠心顕微鏡Ｃにて、回転盤４には、その盤面４ａに対して垂直方向へ所定の長さで延出したガイド（図示略）が設けられており、反応器６が装着されるサンプルホルダ７１は、このガイドに沿って上下にスライド可能に支持されており、このサンプルホルダ７１をスライドさせることで、顕微鏡８の焦点距離を調整する構造となっている。そして、この反応器６は、サンプルホルダ７１に対してその下面に装着されており、サンプルに対して、下方から照明をあてる昇射照明装置を付加している。即ち、顕微鏡８にて、回転盤４の下面には、所定の照明装置（例えば、砲弾型のＬＥＤ）４１が設けられており、サンプルを下方から照らした状態で観察できるようにしている。
【０１０４】
また、照明装置４１に対向する回転盤４の盤面４ａには、顕微鏡８の鏡筒８ｂが一体に固定されており、この鏡筒８ｂに分光器として機能するダイクロイックビームスプリッター１４が固定されると共に、このダイクロイックビームスプリッター１４の上方に対物レンズ８ａが固定されている。この場合、顕微鏡８の鏡筒８ｂ内へダイクロイックビームスプリッター１４を観察光路の屈折角に応じて任意に設定される所定角度だけ観察光路に対して傾斜して配設している。なお、図示しないが、鏡筒８ｂまたは回転盤４には、照明装置４１とダイクロイックビームスプリッター１４との間に位置して、下方から絞り系４２と集光光学系４３とが直列に配設されている。
【０１０５】
本実施の形態においては、顕微鏡８の対物レンズ８ａに対して、反応器６が装着されたサンプルホルダ７１が嵌合して上下に相対移動可能となっており、これにより対物レンズ８ａと反応器６のサンプルとの焦点距離を調整可能である。また、対物レンズ８ａの外周部にサンプルホルダ７１が嵌合することで、対物レンズ８ａと反応器６との間の外部振動（具体的には、回転盤４の回転によって生ずる回転振動）による相対変位を極小化させている。そのため、顕微鏡８は、常に安定して反応器６内のサンプル状態をブレのないクリアな画像として捉えることができ、分離過程あるいは合成過程におけるサンプルの状態を正確且つ確実に観察することが可能となる。なお、対物レンズ８ａには、下方から視野絞り系７２と開口絞り系７３とが直列に配設されている。
【０１０６】
従って、照明装置４１からの励起光は、絞り系４２で絞られ、集光光学系４３により集光されて対物レンズ８ａに入射し、ダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズ８ａのバックフォーカス（後焦点面）近傍に集光される。そして、励起光が対物レンズ８ａによりサンプルに照射されると、特定の物質の反射光（蛍光）がダイクロイックビームスプリッター１４に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する５０５ｎｍ以上の波長の光のみを反射し、撮像デバイスであるＣＣＤカメラ１０へ送る。
【０１０７】
本実施の形態においては、回転盤４に対し、上述した顕微鏡画像を動画として撮影するＣＣＤカメラ１０と共に、ＣＣＤカメラ１０で撮影された顕微鏡画像のカメラ映像(撮影像)をリアルタイムで動画として無線伝送するための映像無線伝送デバイス１２が取付けられている。また、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間には、ダイクロイックビームスプリッター１４による反射光のうち、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ４６が配設されている。
【０１０８】
このように本実施の形態の遠心顕微鏡Ｃでは、反応器６を回転盤４の上方に支持し、照明装置４１を回転盤４の下方に配設し、照明装置４１から反応器６のサンプルに向けて励起光を昇射可能としている。そのため、照明装置４１を回転盤４の下方に配設する一方、その他の装置を回転盤４上に配設することで、サンプルへのアクセスを容易化し、且つ、対物レンズ８ａとサンプル間の作動距離を短くすることができ、対物レンズ８ａの開口率を向上することができるため、明るい観察を可能とすることができると共に、装置のコンパクト化を可能とすることができる。また、照明装置４１以外の装置を回転盤４上に倒立して配設することで、鏡筒８ｂを回転盤４に固定することができ、光学系の振動を緩和することができる。
【０１０９】
また、本実施の形態の遠心顕微鏡Ｃでは、倒立型にすることで蛍光観察以外でも、サンプルへのアクセスを容易化しつつ、レンズをサンプルに近づけて高開口率の（明るい）測定ができるという効果があり、同時に分解能を向上することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態の遠心顕微鏡Ｃでも、前述の第２の実施の形態のように、スリップリングを設けることで、映像信号を外部に伝送したり、電源を供給するようにしている。この場合、液体金属（水銀など）を導電担体とした非接触式のロータリコネクタ（例えば、メルコタック社製のmodel 331）や、発光素子と受光素子を組合わせて光学的に非接触送受信を行えるロータリコネクタ（例えば、日本マルコ株式会社製  ロータリリンクコネクタ  Type2）など、非ブラシタイプのスリップリングを用いて映像信号を伝送する。
【０１１１】
このようなスリップリングを用いることで、無線伝送に比べ、外部電波の影響を受け難くてノイズが少ない。また、映像送信用のトランスミッターやアンテナを顕微鏡に設置する必要がなく、それらへの電源供給も不要となるため、装置構造を簡略化できる。更に、受信機が必要なく、システムとしてもコンパクトになる。この点は、遠心顕微鏡全体（各実施の形態共通）にいえることである。
【０１１２】
また、倒立型遠心顕微鏡に適用した場合、これまでは送信用のアンテナを回転中心に設置する必要があったが、これが不要となる。そのため、サンプルを上下するＺ軸ステージを装置の中心近傍に配置することができ、ステージにかかる遠心力を軽減できるため、サンプルホルダの振動を低減できる。また、サンプルホルダーまでの距離を短くできるため、フォーカス調整のためのサンプルステージの上下動が滑らかに実施できる。なお、以前のタイプは、サンプルステージの内径面がレンズと干渉して滑らかな上下動を阻害する場合がある。今回は、更にガイドブッシュを取付けることにより、部材の弾性変形などによるサンプルホルダと対物レンズのアライメントが発生し難い様に工夫している。
【０１１３】
［第４の実施の形態］
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る遠心顕微鏡の光路を表す概略図である。なお、本実施の形態の遠心顕微鏡における全体構成は、上述した実施の形態３とほぼ同様であり、図１０を用いて説明すると共に、この実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１１４】
第４の実施の形態において、図１３に示すように、遠心顕微鏡Ｄは、倒立型遠心顕微鏡であって、主たる構成は第３の実施形態と同様である。本実施の形態にて、顕微鏡８は、反応器６内におけるサンプルの状態を観察可能となるように回転盤４の所定位置（外周部）へ固定されている。この回転盤４には、顕微鏡８で捉えた反応器６内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）１０が取付けられている。この場合、顕微鏡８は、光路がダイクロイックビームスプリッター１４により回転盤４の盤面４ａに対して所定の角度で部分的に屈折されており、ＣＣＤカメラ１０は、所定角度で屈折された顕微鏡８の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられている。そして、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間には、励起光除去フィルタ４６が配設されている。
【０１１５】
また、回転盤４には、顕微鏡８で捉えた反応器６内のサンプル状態の顕微鏡画像を撮影するための第２の撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）８２が取付けられている。この場合、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間に、第２のダイクロイックビームスプリッター８１が設けられている。顕微鏡８は、光路がダイクロイックビームスプリッター１４，８１により２度屈折されており、ＣＣＤカメラ８２は、この２度屈折された顕微鏡８の光路上で、上述した顕微鏡画像を撮影可能となるように、回転盤４の回転中心の近傍に位置付けられている。そして、ダイクロイックビームスプリッター８２とＣＣＤカメラ８１との間には、励起光除去フィルタ８３が配設されている。
【０１１６】
従って、照明装置４１からの励起光ｍは、絞り系４２で絞られ、集光光学系４３により集光されて対物レンズ８ａに入射し、ダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズ８ａのバックフォーカス（後焦点面）近傍に集光される。そして、励起光が対物レンズ８ａによりサンプルに照射されると、特定の物質の反射光（蛍光）がダイクロイックビームスプリッター１４に戻り、この特定の物質の蛍光発光ｎに由来する５０５ｎｍ以上の波長の光のみを反射する。そして、この特定の物質の蛍光発光ｎは、ダイクロイックビームスプリッター８１により、所定の２つの波長が分光され、一方の波長の光がＣＣＤカメラ１０へ送られ、他方の波長の光がＣＣＤカメラ８２へ送られる。
【０１１７】
このように本実施の形態の遠心顕微鏡Ｄでは、蛍光観察を実施する場合に、１波長帯域の蛍光像だけではなく、２波長帯域の蛍光像を同時に観察することができる。この場合、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間に第２のダイクロイックビームスプリッター８１を設け、このダイクロイックビームスプリッター８１により屈折した光をＣＣＤカメラ８２に取り込んでいる。これにより、最初のダイクロイックミラー１４で分光した光をさらに第２のダイクロイックミラー８１で分光して、２波長帯域の同時観察を可能とすることができる。例えば、細胞を測定する場合ＧＦＰによる緑色の特定部位観察と、赤色による細胞内物質の自家蛍光像の観察が可能となる。この場合、最初のダイクロイックミラー１４で分光した光を複数に分光し、３波長帯域以上の同時観察を可能としてもよい。
【０１１８】
［第５の実施の形態］
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図、図１５−１及び図１５−２は、第５の実施の形態の遠心顕微鏡における励起光除去フィルタによる吸収波長領域を表すグラフである。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１１９】
第５の実施の形態の第１の実施の形態の遠心顕微鏡Ａとほぼ同様の構成となっており、集光光学系が相違すると共に励起光除去フィルタ９４が追加された構成となっている。第５の実施の形態にて、図１４に示すように、遠心顕微鏡Ａでは、顕微鏡８にて、鏡筒８ｂの上部には、所定の照明装置４１が設けられており、サンプルを上方から照らした状態で観察できるようにしている。また、鏡筒８ｂには、照明装置４１とミラー１４との間に位置して、上方から絞り系４２と集光光学系９１とが直列に配設されている。
【０１２０】
集光光学系９１は、絞り系４２を透過した照明装置４１の照明光を集光してミラー１４に伝達するものである。本実施の形態にて、集光光学系９１は、光源４１からの照射光の照射方向に直列に配置される２つの集光レンズ９２，９３から構成されている。
【０１２１】
集光光学系９１において、上方に配置された集光レンズ９２は、平凸レンズであって、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製ＴＥＣＨ  ＳＰＥＣ  φ１２  平凸レンズ（ＰＣＸ）（焦点距離１２〜１００ｍｍ）を用いている。また、下方に配置された集光レンズ９３は、両凸レンズであって、例えば、エドモンド・オプティクス株式会社製ＴＥＣＨ  ＳＰＥＣ  φ１２  両凸レンズ（ＤＣＸ）（焦点距離１２〜１００ｍｍ）を用いている。
【０１２２】
この場合、２つの集光レンズ９２，９３は、屈折率が異なるものであって、光源４１からの照射光を２段階屈折させることで、観察精度を維持しながら焦点距離を短縮可能としている。そして、集光レンズ９２を平凸レンズとし、集光レンズ９３を両凸レンズとすることで、照射光をできるだけ大きな面積で受け止め、適正な位置に均一に集光可能としている。
【０１２３】
なお、ここでは、絞り系４２とダイクロイックビームスプリッター１４との間に集光光学系９１を設けたが、この位置に限るものではない。例えば、絞り系４２とダイクロイックビームスプリッター１４との間に集光レンズ９２を配置し、ダイクロイックビームスプリッター１４と対物レンズとの間に集光レンズ９３を配置してもよい。また、集光光学系９１を構成する集光レンズの個数も２つに限るものではなく、選定されたレンズの種類によって３つ以上の複数としてもよい。
【０１２４】
また、光源４１と反応器との間、具体的には、光源４１と絞り系４２との間に、光源４１から照射される励起光から予め設定された所定の波長の励起光を除去する励起光除去フィルタ９４が配設されている。この励起光除去フィルタ９４は、光源４１からの励起光に含まれる蛍光の波長領域に図った波長範囲の励起光成分を除去するものである。なお、図示しないが、第１の実施の形態（図４参照）と同様に、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間に、蛍光に含まれる励起光を除去する励起光除去フィルタ４６が配設されている。
【０１２５】
本実施の形態では、光源４１とＣＣＤカメラ１０との間に、２つの励起光除去フィルタ９４，４６が配設される。ここで、励起光除去フィルタ９４，４６の役割に関して説明する。１つの励起光除去フィルタ４６だけを用いた場合、図１５−１に示す場合、励起光除去フィルタ４６により所定の波長領域αを吸収すると、斜線で表す波長領域の励起光λ１が残留する。この場合、溶液中の蛍光ビーズなどの蛍光発光強度の強い物質を観察する場合には、観察精度に大きな影響を与えないが、観察対象物の蛍光発生強度が弱くより微小なもの、例えば、ＧＦＰを発現させた細胞内物質などを対象として観察する場合には、コントラストの低下、解像度不足などの観察精度へ悪影響を与えてしまうおそれがある。
【０１２６】
一方、２つの励起光除去フィルタ９４，４６を用いた場合、図１５−２に示すように、蛍光λ２の強度が非常に弱い場合、まず、励起光除去フィルタ９４により蛍光λ２の波長領域の入った波長範囲の励起光λ１を吸収し、好ましいのは、励起光λ１の強度のピーク部βを透過し、それ以外の波長範囲を吸収する。次に、励起光除去フィルタ４６により所定の波長領域αを吸収すると、励起光λ１がほとんど吸収されることとなる。このように吸収する光の励起光λ１の強度が透過する光の蛍光λ２の強度より大きいと、励起光除去フィルタ４６だけでは、残留する励起光λ１の光が多くなるが、この場合であっても、励起光λ１の光を確実に吸収することができ、観察対象物が細胞やガラスビーズより微小なＧＦＰやたんぱく質などの物質も高精度な観察が可能となる。この２つの励起光除去フィルタ９４，４６を組み合わせることで、蛍光λ２の強度が非常に弱い場合であっても、これを適正に透過させることができ、一般の顕微鏡で利用されるような大型の光源（例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、高集積ＬＥＤ、大型レーザ光源など）を用いる必要はなく、小型の光源で蛍光観察を行うことが可能となる。そのため、顕微鏡の鏡筒８ｂを簡素化することができ、遠心回転負荷をより低減することができると共に、安定した観察像を得ることができる。
【０１２７】
この場合、励起光除去フィルタ９４，４６は、異なる波長領域の励起光を除去可能となっている。具体的に、例えば、励起光除去フィルタ４６は、反射光のうち、所定値以上の光だけを透過する吸収フィルタであり、例えば、セムロック製ＦＦ０１−５１２／６３０−２５を用いて、５１２ｎｍ周辺（約２５ｎｍ幅）の光だけを透過する。また、除去フィルタ９４は、励起光のうち、所定波長領域の光だけを透過する吸収フィルタであり、例えば、セムロック製ＦＦ０１−４７０／２２−２５を用いて、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍのみの光を透過する。
【０１２８】
ここで，光源４１とダイクロイックビームスプリッター１４の間に短波長側の励起光除去フィルタ９４を設け、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間に長波長側の励起光除去フィルタ４６を設けたが、これらはこの位置に限るものではない。ただし、サンプル（反応器６）へ照射される励起光への干渉を避けるため、長波長側の励起光除去フィルタ４６はダイクロイックビームスプリッター１４で観察光が屈折され、照射される励起光の光路と分離された後に設けることが望ましい。また、同様の理由で、短波長側の励起光除去フィルタ９４は，光源４１とダイクロイックビームスプリッター１４の間に設けることが望ましい。
【０１２９】
本実施の形態の遠心顕微鏡Ａにて、照明装置４１からの励起光は、絞り系４２を通過することで絞られ、その絞り光が集光光学系９１により集光されて対物レンズに入射する。この場合、絞り光は、ダイクロイックビームスプリッター１４を透過し、対物レンズのバックフォーカス（後焦点面）近傍に集光するように、集光光学系９１により調整される。そして、励起光が対物レンズによりサンプルに照射されると、特定の物質から発生した反射光（蛍光）がダイクロイックビームスプリッター１４に戻り、この特定の物質の蛍光発光に由来する光のみを屈折するように反射し、撮像デバイスであるＣＣＤカメラへ送る。
【０１３０】
このように本実施の形態の遠心顕微鏡Ａでは、光源４１とダイクロイックビームスプリッター１４との間に集光光学系９１を配設し、この集光光学系９１として、励起光の照射方向に直列に配置される２つの集光レンズ９２，９３を設けている。一般に、集光レンズの焦点距離を小さくするには、レンズの屈折率を大きくするか、曲率半径を小さくする必要がある。そのためには、特殊な材料のレンズを用いることが考えられるが、高コスト化を招く。また、ボールレンズのような曲率半径の小さなレンズを採用すればよいが、レンズの各種単色収差が大きくなり、解像度の低下、像のゆがみ等の観察精度低下を生じるおそれがある。こうした収差は、レンズ中心部を透過する光と、レンズ端部を透過する光の干渉によって生じ、一般の顕微鏡では絞り（アイリス）を設けて光の透過部位をレンズ中心近傍へ限定することによって補正される。ただし、この場合は像の明るさを確保するために光源を強化（高出力化）する必要があり、電源容量、設置スペースなどの制限される当該遠心顕微鏡には不適切である。そのため、本実施の形態では、複数の集光レンズ９２，９３を用いることで、光源４１から焦点距離までの距離を短くし、装置のコンパクト化を可能とすることができる。その結果、装置の軽量化が可能となり、回転時に顕微鏡に作用する遠心力が軽減され、振動を低減して観察の高精度化を可能とすることができる。更に、特殊な材料のレンズを用いる必要がなく、生産コストを低減することができる。
【０１３１】
また、光源４１と集光光学系９１との間に励起光から所定の波長領域の光を除去する励起光除去フィルタ９４を配設すると共に、ダイクロイックビームスプリッター１４とＣＣＤカメラ１０との間に反射光から所定の波長領域の光を除去する励起光除去フィルタ４６を配設し、各励起光除去フィルタ９４，４６は、異なる波長領域の光を除去する。そのため、光源から照射された励起光、ダイクロイックビームスプリッター１４により反射された蛍光から、蛍光の波長領域に入った波長範囲の励起光が除去され、より鮮明な画像を得ることが可能となり、光源４１の形態（波長特性、強度）や観察対象物に拘らず高精度な蛍光画像を得ることができる。
【０１３２】
［第６の実施の形態］
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る遠心顕微鏡における集光光学系の開口数と作動距離を表すグラフである。なお、本実施の形態の遠心顕微鏡における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図４を用いて説明すると共に、この実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３３】
第６の実施の形態では、反応器のサンプルに対して、上方から照明をあてる落射照明装置を付加した遠心顕微鏡を採用している。この落射照明式の遠心顕微鏡では、対物レンズと反応器との間に作業用スペースが必要となるものの、構造上このスペースが制限されてしまう。そのため、対物レンズを選定する場合、ある程度の作動距離を維持しながら開口率の大きい（明るい）ものを採用することが望ましい。本実施の形態では、図４に示すように、遠心顕微鏡Ａの顕微鏡８は、回転盤４の所定位置に固定され、反応器６内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ８ａと、対物レンズ８ａが捉えた顕微鏡画像を撮像デバイス１０まで伝達するための光路が内部に形成された鏡筒８ｂとを有している。また、顕微鏡８は、反応器６のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段として、鏡筒８ｂに、照明装置４１と、絞り系４２と、集光光学系４３と、ダイクロイックビームスプリッター１４が設けられて構成されている。
【０１３４】
このように構成された顕微鏡８にて、対物レンズ８ａは、開口数が０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離が０．２〜１８．０ｍｍの範囲に設定されている。即ち、対物レンズ８ａとしての機能は、開口数と作動距離との関係を最適化することで良好に発揮される。例えば、図１６に示すように、開口数を高くして作動距離を短くした領域ｃの場合、解像度は向上するものの、反応器６近傍の空間が減少することから、サンプル交換などの作業性が低下してしまう。また、プレパラートなどサンプル上にカバーや突起物があって、レンズを近づけることが難しいことから、サンプルを観察できない場合があるなどの問題が発生してしまう。一方、開口数を低くして作動距離を長くした領域ａの場合、反応器６近傍の空間が十分となり、サンプル交換などの作業性が良好となるが、解像度は低下してしまう。
【０１３５】
そのため、本実施の形態では、対物レンズ８ａにて、開口数０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離０．２〜１８．０ｍｍの範囲に設定している。この場合、好ましくは、対物レンズ８ａにて、開口数０．５〜０．５５の範囲で、且つ、作動距離８．３〜１０．６ｍｍの範囲に設定するとよい。
【０１３６】
このように本実施の形態の落射照明式の遠心顕微鏡Ａでは、対物レンズ８ａの開口数を０．３〜１．３の範囲で、且つ、作動距離が０．２〜１８．０ｍｍの範囲、好ましくは、対物レンズ８ａにて、開口数０．５〜０．５５の範囲で、且つ、作動距離８．３〜１０．６ｍｍの範囲に設定している。従って、開口数と作動距離との関係を最適化することで、蛍光画像の高い解像度と装置の高い操作性の両立を可能とすることができる。
【０１３７】
［第７の実施の形態］
図１７は、本発明の第７の実施の形態に係る遠心顕微鏡の要部縦断面図、図１８−１及び図１８−２は、第７の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例を表す要部縦断面図である。なお、前述した実施の形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３８】
第７の実施の形態にて、図１７に示すように、遠心顕微鏡の顕微鏡８は、反応器６内におけるサンプルの状態を捉える対物レンズ８ａを有している。また、顕微鏡８は、反応器６のサンプルを蛍光観察可能な蛍光観察手段として、照明装置と、絞り系と、集光光学系と、ダイクロイックビームスプリッターとを有している。
【０１３９】
このように構成された顕微鏡８にて、対物レンズ８ａと反応器６との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ１０１が配設されている。このキャップ１０１は、円筒形状をなし、下端部が反応器６の上面に載置されている。また、キャップ１０１は、上端部に内周部側の高さが低くなるリング形状のテーパ面１０１ａが形成され、このテーパ面１０１ａは、対物レンズ８ａの円錐台形状をなす傾斜面に平行で、所定隙間をもって、または、密着するように配設されている。そして、対物レンズ８ａとキャップ１０１と反応器６により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。
【０１４０】
なお、この蛍光観察用流体は、空気よりも高い屈折率を有する、例えは、油浸オイル（イマージョンオイル）であって、分解能やコントラストが改善される。また、キャップ１０１は、シリコンゴム（ＰＤＭＳ：ポリジメチルシロキサン）などの弾性体が好ましく、対物レンズ８ａと反応器６との間に適正に介在し、遠心力により内部に充填された蛍光観察用流体の漏洩や飛散を抑制する。この場合、励起光が散乱したり、外部からの外乱光が透過しないように着色することが好ましい。
【０１４１】
なお、キャップ１０１は、この形状に限定されるものではない。第７の実施の形態の遠心顕微鏡の変形例において、図１８−１に示すように、顕微鏡８にて、対物レンズ８ａと反応器６との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ１０２が配設されている。このキャップ１０２は、上下の中間部が細くなるように屈曲した円筒形状をなし、下端部が反応器６の上面に載置されている。また、キャップ１０２は、上端部に内周部側の高さが低くなるリング形状のテーパ面１０２ａが形成され、このテーパ面１０２ａは、対物レンズ８ａの円錐台形状をなす傾斜面に平行で、所定隙間をもって、または、密着するように配設されている。そして、対物レンズ８ａとキャップ１０２と反応器６により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。
【０１４２】
また、図１８−２に示すように、顕微鏡８にて、対物レンズ８ａと反応器６との間に、蛍光観察用流体が充填されると共に、この蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ１０３が配設されている。このキャップ１０３は、上下の中間部が細くなるように湾曲した円筒形状をなし、下端部が反応器６の上面に載置されている。また、キャップ１０３は、上端部の内周面１０３ａが対物レンズ８ａの円錐台形状をなす傾斜面に密着するように配設されている。そして、対物レンズ８ａとキャップ１０３と反応器６により囲繞された空間部に蛍光観察用流体が充填されている。
【０１４３】
更に、キャップは、このような構成に限らず、例えば、対物レンズ８ａと反応器６に対して摺動性と密着性を確保できるように、ラビリンスシール（末端が分枝状のもの）を用いてもよいものである。
【０１４４】
このように本実施の形態の遠心顕微鏡では、対物レンズ８ａと反応器６との間に、蛍光観察用流体を充填すると共に蛍光観察用流体の漏洩及び飛散を防止するキャップ１０１，１０２，１０３を配設している。従って、蛍光観察用流体により高精度な蛍光画像を得ることができると共に、キャップ１０１，１０２，１０３によりこの蛍光観察用流体の漏洩や飛散を防止することができ、装置の信頼性を向上することができる。
【０１４５】
なお、本発明の遠心顕微鏡は、上述した各実施形態に示すように、遠心過重力を負荷しながら微小サンプルを観察できる。これを利用して，例えば、細胞など微小物体の基板面との接着性を定量的に測定することができる。また、逆に基板面の特性評価として、遠心重力下での液体の広がり（濡れ性）などを評価することもできる。また、一方向の重力だけではなく、加減速を組合わせることでコリオリ力を利用した微粒子の空間位置制御なども可能である。また、重力下での各種細胞、細菌類などの挙動解析に有効なのは言うまでもない。特に、細胞など生体分子を対象とした用途においては、蛍光観察機能により特定タンパク質の局在、発現状態を観察することができ、有効である。
【０１４６】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上のように、本発明にかかる遠心顕微鏡は、分離あるいは合成の反応過程におけるサンプルの状態を、高フレームレート(コマ数)で安定した画質の映像でリアルタイムに確認することが可能であると共に、蛍光観察を可能とするものであり、各種の顕微鏡に有用である。
【符号の説明】
【０１４８】
２  回転軸
４  回転盤
６  反応器
８  顕微鏡
８ａ  対物レンズ
１０，８２  撮像デバイス（ＣＣＤカメラ）
１２  映像無線伝送デバイス
１４，８１  ミラー、ダイクロイックビームスプリッター（分光器）
１６  固定部品
１８  アンテナ
２０  Ｚ軸ガイド
２２  照明装置
２４  電源装置
２８  スピンドルユニット
３０  バランスウェイト
４１  照明装置（光源）
４２  絞り系
４３，９１  集光光学系
４６，８３，９４  励起光除去フィルタ
６０  試料装着部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  遠心顕微鏡
１０１，１０２，１０３  キャップ
λ１  励起光の波形
λ２  蛍光の波形
α  励起光除去フィルタ４６の波長吸収範囲
β  励起光除去フィルタ９４の波長透過範囲（励行強度のピーク部）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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