(57)【要約】【課題】  拍動等の動的な挙動を示す生体の観察時に、その動的な挙動を抑えて鮮明な画像を得る。【解決手段】  光学部品２５を支持する鏡筒２４を備え、該鏡筒２４の先端面２４ａが、最先の光学部品２５よりも先端側に配置されているとともに、該鏡筒２４の先端面２４ａに、径方向に貫通する溝状の凹部２７が設けられている対物レンズユニット１を提供する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品を支持する鏡筒を備え、
該鏡筒の先端面が、最先の光学部品よりも先端側に配置されているとともに、
該鏡筒の先端面に、径方向に貫通する溝状の凹部が設けられている対物レンズユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の対物レンズユニットを備える生体観察装置。
【請求項３】
対物レンズユニットの光学部品を支持する鏡筒の先端部に取り付けられる筒状のアダプタであって、
前記鏡筒の先端面よりも先端側に配置される押圧面を備え、
該押圧面に、径方向に貫通する溝状の凹部が備えられているアダプタ。
【請求項４】
前記鏡筒の先端部に着脱可能に取り付けられる請求項３に記載のアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対物レンズユニット、生体観察装置およびアダプタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物学の研究においては、光学顕微鏡を用いて蛍光プローブによるイオン濃度、膜電位などの可視化が行われるようになっており、例えば、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を観察するいわゆるin-vivo観察が行われるようになっている。in-vivo観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きをもつので観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。
このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、撮像手段を備えた顕微鏡全体を観察対象の動きに合わせて追従させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−２２２７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の装置では、撮像手段を備え、大きな重量を有する顕微鏡全体を駆動する必要があるので、高速で動作させることができないという問題がある。例えば、心臓を観察する場合には、ラットの心拍数は約３５０回／分、マウスの心拍数は約６２０回／分であり、これらの心拍数に特許文献１の装置を追従させることは極めて困難である。
【０００４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、動的な挙動を示す生体、特に、短い周期で動く生体から鮮明な画像を得ることのできる対物レンズユニット、生体観察装置およびアダプタ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】
【０００５】
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。
本発明は、光学部品を支持する鏡筒を備え、該鏡筒の先端面が、最先の光学部品よりも先端側に配置されているとともに、該鏡筒の先端面に、径方向に貫通する溝状の凹部が設けられている対物レンズユニットを提供する。
【０００６】
本発明に係る対物レンズユニットを顕微鏡等の観察装置に取り付けて、生体等の試料を生きたままの状態で観察する際に、対物レンズユニットの鏡筒の先端面を生体等の試料に密着させることで、生体等の試料の光軸方向に沿う動きが拘束される。したがって、試料が短い周期で動的な挙動を示しても、これを押さえて、ブレの少ない鮮明な画像を取得することができる。
【０００７】
この場合において、本発明によれば、鏡筒の先端面に溝状の凹部が設けられているので、生体等の試料に血管が存在する場合に、該血管を凹部内に収容して血管以外の部分を鏡筒の先端面により押さえることができる。したがって、観察に際して血管を圧迫することが防止され、生体を正常な状態に維持しつつ観察を行うことが可能となる。
【０００８】
また、本発明は、上記対物レンズユニットを備える生体観察装置を提供する。
本発明によれば、生体等の試料に血管が存在する場合に、対物レンズユニットの鏡筒の先端面に形成された凹部内に血管を収容し、血管以外の部分を鏡筒の先端面により押さえながら観察することができる。したがって、観察に際して血管を圧迫することが防止され、生体を正常な状態に維持しつつ観察を行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明は、対物レンズユニットの光学部品を支持する鏡筒の先端部に取り付けられる筒状のアダプタであって、前記鏡筒の先端面よりも先端側に配置される押圧面を備え、該押圧面に、径方向に貫通する溝状の凹部が備えられているアダプタを提供する。
本発明に係るアダプタを対物レンズユニットの鏡筒の先端部に取り付けることにより、アダプタの押圧面によって生体を押圧すると、押圧面に形成された凹部内に血管が収容され、血管を圧迫することなく生体の動的な挙動を抑制することが可能となる。したがって、試料が短い周期で動的な挙動を示しても、これを押さえて、ブレの少ない鮮明な画像を取得することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記鏡筒の先端部に着脱可能に取り付けられることが好ましい。
通常の観察時にはアダプタを取り外して観察を行い、生体の血管部分の観察あるいは血管を有する生体の生きたままの観察を行う場合にはアダプタを鏡筒の先端部に取り付けて、血管を圧迫することなく生体の動的な挙動を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、動的に挙動する生体を観察する際に、生体の血管を圧迫することなく、生体の動的な挙動を抑制することができる。したがって、生体を健全な状態に維持し、また、生体を圧迫しない正常な状態に維持したまま、ブレを抑えて鮮明な画像を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る対物レンズユニット１および生体観察装置２について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る生体観察装置２は、図１に示されるように、光学ユニット３と観察ヘッド４とこれらを接続する光ファイバ５とを備えている。
【００１３】
光学ユニット３は、レーザ光のような励起光Ｌ１を出射する励起光源６と、出射された励起光Ｌ１を平行光に変換するコリメートレンズ７と、平行光にされた励起光Ｌ１を光ファイバ５の端面５ａに集光するカップリングレンズ８と、他の光ファイバ５を介して戻ってきた蛍光Ｌ２を集光するコリメートレンズ９および集光レンズ１０と、集光された蛍光Ｌ２を検出する光検出器１１とを備えている。光検出器１１は、例えば、光電子増倍管（Photomultiplier Tube:PMT）である。
【００１４】
観察ヘッド４には、筐体１２内に、励起光源６からの励起光Ｌ１を略平行光に変換するコリメートレンズ１３と、コリメートレンズ１３から出射された平行光を２次元的に走査する光走査部１４と、走査された励起光Ｌ１を集光して中間像を結像する瞳投影レンズ１５と、中間像を結像した励起光Ｌ１を集光して平行光に変換する結像レンズ１６とが備えられている。また、筐体１２には、結像レンズ１６からの励起光Ｌ１を集光して所定の焦点位置に再結像させる対物レンズユニット１が取り付けられている。
【００１５】
また、筐体１２内には、試料Ａにおいて発せられ、対物レンズユニット１、結像レンズ１６、瞳投影レンズ１５、光走査部１４を介して戻る蛍光Ｌ２を励起光Ｌ１から分離するダイクロイックミラー１７と、分離された蛍光Ｌ２を光ファイバ５の一端面５ａに集光するカップリングレンズ１８とが備えられている。
光走査部１４は、例えば、互いに直交する軸線回りに揺動可能な２枚のガルバノミラー１４ａ，１４ｂを対向配置してなる、いわゆる近接ガルバノミラーである。
【００１６】
前記観察ヘッド４は、ベース１９から立ち上がる支柱２０に、図示しない駆動装置によって昇降させられる昇降スライダ２１を備えている。図中、符号２２は試料Ａを搭載して、水平方向に移動可能に支持するステージである。
【００１７】
前記対物レンズユニット１は、図２に示されるように、筐体１２に着脱可能に取り付けられる取付ネジ２３を備えた鏡筒２４内に、複数の光学部品２５を収容して構成されている。本実施形態に係る対物レンズユニット１は、鏡筒２４の先端に細径の円筒部２６を備え、低侵襲で試料Ａ内に先端面２４ａを挿入できるようになっている。鏡筒２４の先端面２４ａには、図２および図３に示されるように凹部２７が設けられている。
【００１８】
鏡筒２４の先端面２４ａは、鏡筒２４内に支持されている複数の光学部品２５のうち、最先端に配置される光学部品２５、例えばカバーガラスよりも先端側に配置されている。前記凹部２７は、光学部品２５を挟んで両側に位置する鏡筒２４の先端面２４ａをそれぞれ切り欠いて、径方向に貫通する溝状に形成されている。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係る対物レンズユニット１および生体観察装置２の作用について以下に説明する。
光学ユニット３の励起光源６から発せられた励起光Ｌ１は、コリメートレンズ７およびカップリングレンズ８を介して光ファイバ５の一端面５ａに集光され、光ファイバ５を介して観察ヘッド４内に伝播される。光ファイバ５内を伝播されてきた励起光Ｌ１は、コリメートレンズ１３により略平行光に変換された状態で、ダイクロイックミラー１７を通過し、光走査部１４により２次元的に走査される。
【００２０】
光走査部１４により走査された励起光Ｌ１は、瞳投影レンズ１５、結像レンズ１６および対物レンズユニット１を介してリレーされ、対物レンズユニット１の先端から出射されて試料Ａに照射される。
そして、対物レンズユニット１の鏡筒２４の先端面２４ａが試料Ａに密着させられて所定の押圧力を試料Ａに付与することにより、試料Ａの脈動等による動的な挙動を抑制することが可能となる。
【００２１】
したがって、実験小動物等の生体試料Ａを生きたままの状態で観察する際に、鏡筒２４の先端面２４ａによって試料Ａを押圧した状態で、試料Ａに励起光Ｌ１を照射し、試料Ａから発せられる蛍光Ｌ２を検出することにより、生体試料Ａの拍動等による観察対象部位の変動を抑えて、ブレの少ない鮮明な画像を取得することができる。
【００２２】
この場合において、本実施形態に係る対物レンズユニット１および生体観察装置２によれば、鏡筒２４の先端面２４ａに凹部２７が設けられているので、リング状の先端面２４ａを試料Ａに押し当てても、観察対象範囲の周囲が全周にわたって圧迫されてしまうことが防止できる。
すなわち、図４に示されるように、生体試料Ａの観察対象が血管Ｂである場合や観察対象部位の近傍に血管Ｂがある場合等に、血管Ｂが対物レンズユニット１による視野範囲内に入るように鏡筒２４の先端面２４ａを試料Ａに押し当てると、血管Ｂが鏡筒２４の先端面２４ａを直径方向に横切るように配置される。
【００２３】
この場合に、鏡筒２４の先端面２４ａに形成した２カ所の凹部２７に血管Ｂが一致するように、対物レンズユニット１の光軸回りの角度を調節することにより、鏡筒２４の先端面２４ａによって試料Ａを押圧しても、血管Ｂが凹部２７内に収容されることによって圧迫されないようにすることができる。その結果、試料Ａを押圧して、拍動等の動的な挙動を抑制しても、正常な血流が妨げられることが防止され、生体試料Ａを正常な状態で生きたまま観察することができる。
【００２４】
なお、本実施形態に係る対物レンズユニット１および生体観察装置２においては、対物レンズユニット１の鏡筒２４の先端面２４ａに直径方向に１列に並ぶ２カ所の凹部２７を設けたものを例示したが、これに代えて、３カ所以上の凹部２７が設けられていてもよい。
【００２５】
次に、本発明の一実施形態に係るアダプタ３０について、図５および図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るアダプタ３０は、対物レンズユニット３１の鏡筒３２の先端部に着脱可能に取り付けられる筒状の部材であって、鏡筒３２の先端部を嵌合させる嵌合孔３０ａと、鏡筒３２の先端部に取り付けられたときに、最先端に配されることとなる先端面３０ｂに形成された、径方向に延びる２つの凹部３３とを備えている。
【００２６】
また、アダプタ３０の嵌合孔３０ａ内には、嵌合された鏡筒３２の先端面３２ａを突き当てる段部３４が設けられている。したがって、鏡筒３２の先端部をアダプタ３０の嵌合孔３０ａ内に嵌合させて、その先端面３２ａを段部３４に突き当てることにより、アダプタ３０を鏡筒３２の先端部の定位置に取り付けることができるようになっている。
【００２７】
このように構成された本実施形態に係るアダプタ３０によれば、鏡筒３２の先端部の定位置に取り付けて、アダプタ３０の先端面３０ｂによって試料Ａを押圧することにより、試料Ａの脈動等による動的な挙動を抑制することが可能となる。
したがって、実験小動物等の生体試料Ａを生きたままの状態で観察する際に、アダプタ３０の先端面３０ｂによって試料Ａを押圧した状態で、試料Ａに励起光Ｌ１を照射し、試料Ａから発せられる蛍光Ｌ２を検出することにより、生体試料Ａの拍動等による観察対象部位の変動を抑えて、ブレの少ない鮮明な画像を取得することができる。
【００２８】
この場合において、本実施形態に係るアダプタ３０によれば、生体試料Ａに押し当てられるリング状の先端面３０ｂに凹部３３が設けられているので、観察対象範囲の周囲が全周にわたって圧迫されてしまうことが防止できる。すなわち、アダプタ３０の先端面３０ｂに形成された凹部３３内に血管Ｂを収容することで、血管Ｂが圧迫されないようにすることができ、その結果、生体試料Ａの正常な血流が妨げられることが防止しつつ、生体試料Ａの拍動等の動的な挙動を抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態に係るアダプタ３０によれば、対物レンズユニット３１の鏡筒３２の先端部から取り外すことにより、アダプタ３０を有しない通常の観察を行うことが可能となる。また、先端面３０ｂと段部３４との距離の異なる他のアダプタ３０に交換することにより、対物レンズユニット３１の焦点位置を調節することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態に係るアダプタ３０は、対物レンズユニット３１の鏡筒３２の先端部に着脱可能に取り付けることとしたが、これに代えて、筐体１２に取り付けることにしてもよい。
また、図７に示されるように、対物レンズユニット３１の鏡筒３２にその長手方向に移動自在に取り付けるとともに、鏡筒３２とアダプタ３０′との間に配置したコイルスプリング３５、あるいは図示しないおもりによってアダプタ３０′を押し下げる押圧力Ｆを付与するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体観察装置の全体構成を概略的に示す模式図である。
【図２】図１の生体観察装置に備えられた対物レンズユニットを示す一部を破断した正面図である。
【図３】図２の対物レンズユニットの鏡筒の先端面を示す斜視図である。
【図４】図２の対物レンズユニットの鏡筒の先端面を生体に押し当てた状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るアダプタを対物レンズユニットの先端部に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【図６】図５のアダプタの先端面を示す斜視図である。
【図７】図５のアダプタの変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  対物レンズユニット
２  生体観察装置
２４，３２  鏡筒
２４ａ  先端面
２５  光学部品
２８，３３  凹部
３０，３０′  アダプタ
３０ｂ  先端面（押圧面）
【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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