(57)【要約】【課題】被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な技術を提供する。【解決手段】観察窓１６０は、被検物に固定されて用いられる観察窓であって、被検物に接触すべき第１表面１６３ａと第１表面１６３ａと反対に位置する第２表面１６３ｂを有する透明な基板１６３と、基板１６３に配設された第１表面１６３ａから露出した電極１６４と、基板１６３を支持するための支持部材１６１及び支持部材１６２、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に固定されて用いられる観察窓であって、
前記被検物に接触すべき第１表面と前記第１表面と反対に位置する第２表面を有する透明な基板と、
前記基板に配設された、前記第１表面から露出した電極と、
前記基板を支持するための支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第２表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する
ことを特徴とする観察窓。
【請求項２】
請求項１に記載の観察窓において、
前記電極は、透明導電膜である
ことを特徴とする観察窓。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の観察窓において、さらに、
前記基板に配設された光電変換素子を備える
ことを特徴とする観察窓。
【請求項４】
請求項３に記載の観察窓において、
前記光電変換素子は透明である
ことを特徴とする観察窓。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の観察窓において、さらに、
前記基板に配設された磁電変換素子を備える
ことを特徴とする観察窓。
【請求項６】
請求項５に記載の観察窓において、
前記磁電変換素子は透明である
ことを特徴とする観察窓。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の観察窓において、
前記支持部材は、
前記基板を支持する第１支持部材と、
前記第１支持部材に対して着脱自在な第２支持部材と、を含む
ことを特徴とする観察窓。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の観察窓において、
前記支持部材は、前記基板を着脱自在に支持する支持構造を含む
ことを特徴とする観察窓。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の観察窓において、
前記基板は、前記第１表面及び前記第２表面とは異なる、前記支持部材に接する第３表面を有し、
前記観察窓は、さらに、
前記基板に配設された、前記第３表面から露出した第１接点端子と、
前記基板から露出しないように前記基板内部に配設された、前記第１接点端子と前記電極とを電気的に接続した透明な第１配線と、を備える
ことを特徴とする観察窓。
【請求項１０】
請求項９に記載の観察窓において、さらに、
前記支持部材に配設された、前記第１接点端子と接する第２接点端子と、
前記支持部材から露出しないように前記支持部材内部に配設された、前記第２接点端子と電気的に接続された第２配線と、を備える
ことを特徴とする観察窓。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の観察窓と、
イメージセンサを有し、前記観察窓に装着される撮像ユニットと、を備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置において、
前記撮像ユニットは、光源を備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項３又は請求項４に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備え、
前記観察窓コントローラは、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする情報取得システム。
【請求項１４】
請求項５又は請求項６に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備え、
前記観察窓コントローラは、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする情報取得システム。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記観察窓コントローラが前記電極を用いて前記被検物に刺激を与える、又は、前記電極を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１７】
請求項３又は請求項４に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備え、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１８】
請求項５又は請求項６に記載の観察窓と、
前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、
前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、
前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備え、
前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項１９】
請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の顕微鏡システムにおいて、
前記被検物が脳であり、
前記顕微鏡コントローラは、前記脳と前記電極の相対的な位置関係に基づいて、脳機能マップ上に前記電極の位置を示した画像を表示装置に表示させる
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２０】
被検物に固定されて用いられる観察窓の制御方法であって、
前記観察窓は、
前記被検物に接触すべき第１表面と前記第１表面と反対に位置する第2表面を有する透明な基板と、
前記基板に配設された、前記第１表面から露出した電極と、
前記基板に配設された光電変換素子と、
前記基板を支持するための支持部材と、を備え、
前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第２表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持し、
前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出し、
前記電極と前記光電変換素子のうちの前記他方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記一方を用いて前記被検物の情報を検出する
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の開示は、観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体組織の深部まで観察可能なin vivoイメージングを実現する顕微鏡システムが開発されている（例えば、非特許文献１を参照）。また、そのような顕微鏡システムを用いて、顕微鏡下で生体組織に電気刺激または光刺激を与えてその反応を観察する研究も盛んに行われている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、顕微鏡下でマウスなどの動物の脳に電気刺激を与える際に用いられる頭蓋窓（Cranial window）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１７−５０２７３９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ryosuke Kawakami et.al. “In vivo two-photon imaging of mouse hippocampal neurons in dentate gyrus using a light source based on a high-peak power gain-switched laser diode”,  BIOMEDEICAL OPTICS EXPRESS, 1 Mar 2015, Vol.6, No.3, p.891-901
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるような電極を生体組織に突き刺す方法を用いた電気刺激は、侵襲性が高く、生体組織の活動を阻害してしまう虞がある。
【０００７】
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な観察窓、並びに、それを備えた撮像装置、情報取得システム、及び、顕微鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る観察窓は、被検物に固定されて用いられる観察窓であって、前記被検物に接触すべき第１表面と前記第１表面と反対に位置する第２表面を有する透明な基板と、前記基板に配設された、前記第１表面から露出した電極と、前記基板を支持するための支持部材と、を備える。前記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第２表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する。
【０００９】
本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の一態様に係る観察窓と、イメージセンサを有し、前記観察窓に装着される撮像ユニットと、を備える。
【００１０】
本発明の一態様に係る情報取得システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された光電変換素子を備える。前記情報取得システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備える。前記観察窓コントローラは、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する。
【００１１】
本発明の別の態様に係る情報取得システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された磁電変換素子を備える。前記情報取得システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、を備える。前記観察窓コントローラは、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出する。
【００１２】
本発明の一態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓と、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。
【００１３】
本発明の別の態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された光電変換素子を備える。前記顕微鏡システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する。
【００１４】
本発明の更に別の態様に係る顕微鏡システムは、上記の一態様に係る観察窓を備える。前記観察窓は、更に、前記基板に配設された磁電変換素子を備える。前記顕微鏡システムは、さらに、前記観察窓を制御する観察窓コントローラと、前記観察窓を介して前記被検物の画像を取得する顕微鏡と、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する顕微鏡コントローラと、を備える。前記顕微鏡コントローラは、前記顕微鏡が前記被検物の画像を取得している期間中に、前記電極と前記磁電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記磁電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出するように、前記顕微鏡及び観察窓コントローラを制御する。
【００１５】
本発明の一態様に係る制御方法は、被検物に固定されて用いられる観察窓の制御方法である。前記観察窓は、前記被検物に接触すべき第１表面と前記第１表面と反対に位置する第２表面を有する透明な基板と、前記基板に配設された、前記第１表面から露出した電極と、前記基板に配設された光電変換素子と、前記基板を支持するための支持部材と、を備える。記支持部材は、前記支持部材と前記基板により区画された凹部であって前記第２表面を底面とする凹部を形成するように、前記基板を支持する。前記制御方法は、前記電極と前記光電変換素子のうちの一方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの他方を用いて前記被検物の情報を検出し、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記他方を用いて前記被検物に刺激を与えたときに、前記電極と前記光電変換素子のうちの前記一方を用いて前記被検物の情報を検出する。
【発明の効果】
【００１６】
上記の態様によれば、被検物を観察可能で且つ低侵襲で刺激可能な観察窓、並びに、それを備えた撮像装置、情報取得システム、及び、顕微鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】顕微鏡システム１００の構成を例示した図である。
【図２】顕微鏡コントローラ１２０の機能構成を例示した図である。
【図３】顕微鏡コントローラ１２０のハードウェア構成を例示した図である。
【図４】被検物に固定された観察窓１６０を例示した図である。
【図５】支持部材１６２を取り外したときの観察窓１６０の縦断面図である。
【図６】支持部材１６２を取り外したときの観察窓１６０の平面図である。
【図７】蓋１６６をしたときの観察窓１６０の縦断面図である。
【図８】支持部材１６１を取り外したときの観察窓１６０の図５に示す断面Ｖ−Ｖにおける横断面図である。
【図９】支持部材１６１を取り外したときの観察窓１６０の側面図である。
【図１０】断面ＶＩ−ＶＩにおける観察窓１６０の縦断面図である。
【図１１】観察窓コントローラ１７０の機能構成を例示した図である。
【図１２】観察窓コントローラ１７０のハードウェア構成を例示した図である。
【図１３】生体情報取得処理のフローチャートの一例である。
【図１４】刺激パターン及び検出パターンを設定する方法を説明するための図である。
【図１５】生体情報取得処理の処理結果を表示する画面の一例を示した図である。
【図１６】生体情報取得処理のフローチャートの別の例である。
【図１７】生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。
【図１８】生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。
【図１９】観察窓２６０の縦断面図である。
【図２０】基板２６３を装着しているときの観察窓２６０の平面図である。
【図２１】情報取得システム３００の構成を例示した図である。
【図２２】撮像装置３９０の縦断面図である。
【図２３】情報取得システム４００の構成を例示した図である。
【図２４】観察窓５６０の縦断面図である。
【図２５】観察窓６６０の縦断面図である。
【図２６】観察窓７６０の縦断面図である。
【図２７】観察窓８６０の縦断面図である。
【図２８】観察窓９６０の縦断面図である。
【図２９】撮像装置３９０の装着位置の一例を示した図である。
【図３０】土壌検査を行う検査装置１０００を例示した図である。
【図３１】水質検査を行う検査装置１０００を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
図１は、顕微鏡システム１００の構成を例示した図である。顕微鏡システム１００は、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態では、被検物はマウス１０であり、より詳細にはマウス１０の脳である。ただし、マウス１０は被検物の一例であり、被検物は特に限定されない。
【００１９】
顕微鏡システム１００は、図１に示すように、顕微鏡１１０と、顕微鏡コントローラ１２０と、表示装置１４０と、入力装置１５０と、観察窓１６０と、観察窓コントローラ１７０を備えている。
【００２０】
顕微鏡１１０は、観察窓１６０を介して被検物であるマウス１０の画像を取得する。顕微鏡１１０は、特に限定しないが、例えば蛍光画像を取得可能な蛍光顕微鏡であり、共焦点顕微鏡や多光子励起顕微鏡などのレーザ走査型顕微鏡であってもよい。
【００２１】
顕微鏡１１０は、光源（光源１１１、光源１１２）と、光検出器１１３と、対物レンズ１１４と、被検物を載せるステージ（ステージ１１５、ステージ１１６）と、焦準装置１１７と、固定台１１８を備えている。
【００２２】
光源１１１は、主にイメージングに用いられる光源である。光源１１１は、例えば、水銀ランプやキセノンランプなどのランプ光源であってもよく、レーザであってもよい。顕微鏡１１０が多光子励起顕微鏡の場合であれば、レーザはパルスレーザである事が望ましい。光源１１２は、主に光刺激に用いられる光源である。光源１１２は、例えば、レーザである。
【００２３】
光検出器１１３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサを含むデジタルカメラであってもよい。また、光検出器１１３は、例えば、フォトマルチプライヤ（ＰＭＴ: photomultiplier tube）やアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ: avalanche photodiode）であってもよい。
【００２４】
対物レンズ１１４は、顕微鏡用対物レンズである。対物レンズ１１４は、乾燥系対物レンズであってもよいが、液浸系対物レンズであることが望ましい。さらに、対物レンズ１１４は、球面収差補正が可能な補正環付き対物レンズであることが望ましい。
【００２５】
ステージ１１５は、対物レンズ１１４の光軸方向と直交する方向に移動可能なＸＹステージである。ステージ１１６は、対物レンズ１１４の光軸回りに回転可能な回転ステージである。ステージ１１５及びステージ１１６は、顕微鏡コントローラ１２０の制御の下で動作する電動ステージあることが望ましく、例えば、ステッピングモータを含んでいる。
【００２６】
焦準装置１１７は、被検物と対物レンズ１１４の焦点との距離を変更する装置である。焦準装置１１７は、例えば、対物レンズ１１４を含む光学系全体を光軸方向に動かすことで対物レンズ１１４の焦点を対物レンズ１１４の光軸方向に動かす。固定台１１８は、被検物であるマウス１０を顕微鏡１１０の視野範囲内で固定する装置である。固定台１１８は、マウス１０に固定された観察窓１６０を対物レンズ１１４の光軸上に保持する。
【００２７】
顕微鏡コントローラ１２０は、主に顕微鏡１１０を制御するコントローラである。顕微鏡コントローラ１２０は、顕微鏡１１０に加えて観察窓コントローラ１７０を制御する。また、顕微鏡コントローラ１２０は、表示装置１４０及び入力装置１５０にも接続されている。なお、顕微鏡コントローラ１２０は、顕微鏡１１０と一体に構成されてもよい。
【００２８】
図２は、顕微鏡コントローラ１２０の機能構成を例示した図である。顕微鏡コントローラ１２０は、図２に示すように、例えば、取得部１２１と、データ処理部１２２と、通信制御部１２３と、駆動制御部１２４を備えていてもよい。
【００２９】
取得部１２１は、顕微鏡１１０からデータを取得する。顕微鏡１１０から取得するデータは、デジタル信号であってもアナログ信号であってもよい。顕微鏡１１０がデジタルカメラを有している場合には、取得部１２１は、デジタルカメラから出力されるデジタル信号である画像データを取得し、データ処理部１２２へ出力してもよい。また、顕微鏡１１０が走査型顕微鏡である場合には、取得部１２１はＡ／Ｄ変換部を有してもよく、例えばＰＭＴから出力されるアナログ信号を駆動制御部１２４からのタイミング信号に基づいてサンプリングし、デジタルデータをデータ処理部１２２へ出力しても良い。
【００３０】
データ処理部１２２は、取得部１２１から出力された画像データや通信制御部１２３から出力されたマウス１０の情報を解析する。データ処理部１２２は、取得部１２１から出力されたデジタルデータに基づいて画像データを構築してもよい。また、データ処理部１２２は、通信制御部１２３及び駆動制御部１２４に制御命令を出力し、顕微鏡１１０及び観察窓コントローラ１７０を制御する。
【００３１】
通信制御部１２３は、観察窓コントローラ１７０との間でデータをやり取りする。通信制御部１２３は、例えば、観察窓コントローラ１７０を制御するための制御命令を観察窓コントローラ１７０へ送信する。また、通信制御部１２３は、例えば、観察窓１６０で検出されたマウス１０の情報を観察窓コントローラ１７０から受信する。なお、通信制御部１２３は、有線通信に限らず、無線通信に対応してもよい。
【００３２】
駆動制御部１２４は、顕微鏡１１０各部の駆動を制御する。駆動制御部１２４は、例えば、光源（光源１１１、光源１１２）の発光、ステージ１１５及び焦準装置１１７の移動、ステージ１１６の回転等、を制御しても良い。また、光検出器１１３がデジタルカメラの場合であれば、駆動制御部１２４は、デジタルカメラの露出等を制御してもよい。また、対物レンズ１１４が補正環付きの対物レンズの場合であれば、駆動制御部１２４は、補正環の回転を制御してもよい。また、顕微鏡１１０が走査型顕微鏡であれば、駆動制御部１２４は、スキャナの駆動を制御してもよい。
【００３３】
図３は、顕微鏡コントローラ１２０のハードウェア構成を例示した図である。顕微鏡コントローラ１２０は、図２に示す機能構成を実現するために、図３に示すように、例えば、プロセッサ１３１と、メモリ１３２と、補助記憶装置１３３と、インタフェース装置１３４と、媒体駆動装置１３５と、を備える。これらの構成要素は、バス１３７により互いに接続されている。
【００３４】
プロセッサ１３１は、プログラムされた処理を行う電気回路である。プロセッサ１３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを含んでいる。
【００３５】
メモリ１３２は、処理に用いられるプログラム及びデータを格納する。メモリ１３２は、例えば、Read Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリを含んでいる。
【００３６】
補助記憶装置１３３は、プログラム及びデータを格納する。補助記憶装置１３３は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、光磁気ディスク装置、テープ装置等である。この補助記憶装置１３３には、ハードディスクドライブも含まれてもよい。
【００３７】
インタフェース装置１３４は、顕微鏡コントローラ１２０以外の装置（例えば、表示装置１４０、入力装置１５０、観察窓コントローラ１７０など）と信号をやり取りする回路である。インタフェース装置１３４は、例えば、フレームグラバーボード、ネットワークカード（ＮＩＣ）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェース、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface (登録商標）)などである。
【００３８】
媒体駆動装置１３５は、可搬記録媒体１３６を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬記録媒体１３６は、メモリデバイス、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク等である。この可搬記録媒体１３６には、Compact Disk Read Only Memory（ＣＤ−ＲＯＭ）、Digital Versatile Disk（ＤＶＤ）、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）メモリ等も含まれる。
【００３９】
このように、処理に用いられるプログラム及びデータを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体には、メモリ１３２、補助記憶装置１３３、及び可搬記録媒体１３６のような、物理的な（非一時的な）記録媒体が含まれる。
【００４０】
プロセッサ１３１は、メモリ１３２に格納されたプログラム及びデータを使用することで、プログラムされた処理を行う。プロセッサ１３１は、補助記憶装置１３３又は可搬記録媒体１３６に格納されたプログラム及びデータをメモリ１３２にロードして使用することで、プログラムされた処理を行ってもよい。さらに、プロセッサ１３１は、プログラム及びデータを、インタフェース装置１３４を介して顕微鏡コントローラ１２０の外部から受け取り、これらをメモリ１３２にロードして使用することで、プログラムされた処理を行ってもよい。
【００４１】
なお、顕微鏡コントローラ１２０が図３のすべての構成要素を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の構成要素を省略することも可能である。また、顕微鏡コントローラ１２０は、プログラムを実行するプロセッサ１３１の代わりに又は加えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの電気回路を備えてもよく、それらの電気回路により、図２に示す機能構成の全部または一部が行われてもよい。
【００４２】
表示装置１４０は、例えば、液晶ディスプレイである。但し、表示装置１４０は、液晶ディスプレイに限られず、例えば、有機ＥＬ（OLED）ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイなどであってもよい。
【００４３】
入力装置１５０は、顕微鏡システム１００の利用者が直接操作する装置である。入力装置１５０は、例えば、キーボードである。但し、入力装置１５０は、キーボードに限らず、例えば、マウス、ジョイスティック、タッチパネルなどであってもよい。
【００４４】
観察窓１６０は、被検物を覗くための観察窓であり、被検物に固定されて用いられる。固定の方法は特に限定しない。例えば、被検物へ直接に接着することで固定してもよく、被検物に取り付けた部材に対して締結、螺合、嵌合、溶接等することにより固定してもよい。
【００４５】
図４は、被検物に固定された観察窓１６０を例示した図であり、接着剤２０により観察窓１６０が被検物であるマウス１０に接着固定されている例が示されている。なお、観察窓１６０は、脳１２を覗くための穴が形成されたマウス１０の頭蓋骨１１に固定された頭蓋窓である。ただし、観察窓１６０は、被検物を覗くための観察窓の一例であり、頭蓋窓に限らない。
【００４６】
観察窓１６０は、図４に示すように、支持部材（支持部材１６１、支持部材１６２）と、基板１６３と、電極１６４と、光電変換素子１６５を備えている。支持部材と基板１６３が形成する凹部には、浸液３０が蓄えられている。顕微鏡１１０は、対物レンズ１１４の先端を浸液３０に浸した状態で、観察窓１６０を介してマウス１０の画像を取得することができる。
【００４７】
支持部材は、基板１６３を支持する部材であり、マウス１０（頭蓋骨１１）に固定される。本実施形態では、支持部材は円筒形状を有しているが、支持部材の形状は円筒形状に限らず、例えば、矩形筒形状であってもよい。支持部材は、浸液３０を蓄えるための凹部の側面を構成するため、支持部材の形状は貫通穴を有する筒形状が望ましい。ただし、観察窓１６０が乾燥系の対物レンズとともに使用される場合であれば、浸液３０を蓄える必要がない。このため、支持部材の形状は筒形状に限らない。
【００４８】
支持部材は、支持部材１６１と、支持部材１６２を含んでいる。支持部材１６１は、基板１６３を支持する第１支持部材である。支持部材１６２は、支持部材１６１に対して着脱自在な第２支持部材である。支持部材１６２は、より多くの浸液３０を蓄えるために設けられた補助的な支持部材である。なお、支持部材１６１と支持部材１６２を着脱する構造は特に限定しない。任意の構造が採用され得る。
【００４９】
支持部材１６２は、顕微鏡１１０を用いてマウス１０を観察するときに、対物レンズ１１４の近くに位置し、観察窓１６０への導入部として機能する。このため、対物レンズ１１４と観察窓１６０の衝突を回避しつつ対物レンズ１１４を容易に位置決めするために、支持部材１６２は、対物レンズ１１４の光軸に沿った断面において、支持部材１６１に近づく方向に対して先細りしたテーパー形状を有していることが望ましい。
【００５０】
支持部材の材料は、特に限定しないが、少なくとも支持部材１６１については滅菌処理が施されていることが望ましい。これは、支持部材１６１は、被検物と直接的に接触するからである。また、支持部材の材料は、耐腐食性を有することが望ましい。これは、支持部材はいずれも、浸液３０と接触するからである。
【００５１】
基板１６３は、透明な部材である。基板１６３の材料は、例えば、ガラス板、アクリル板などである。ここで、透明とは、少なくとも基板１６３を介して基板１６３の裏側に置かれた被検物を視認することができる程度の透明性を有することをいう。望ましくは、少なくとも可視波長域内の所定波長の光に対して十分に透過率が高いこと、より具体的に、例えば、少なくとも可視波長域内の所定波長の光に対して８０％以上の透過率を有することをいう。本実施形態においては、少なくとも、光電変換素子１６５に含まれている発光素子の発光波長、光源１１１の発光波長、及び、光源１１２の発光波長に対して十分な透過率を有することが望ましい。
【００５２】
基板１６３は、観察窓１６０がマウス１０に固定されたときにマウス１０の脳に接触すべき第１表面１６３ａと、第１表面１６３ａとは反対に位置する第２表面１６３ｂと、支持部材１６１に接する第３表面１６３ｃを有する。第３表面１６３ｃは、第１表面１６３ａ及び第２表面１６３ｂとは異なる表面である。
【００５３】
基板１６３は、支持部材（支持部材１６１、支持部材１６２）とともに凹部を形成する。また、基板１６３の第２表面１６３ｂは、支持部材と基板１６３によって区画された凹部の底面である。つまり、基板１６３は、支持部材が有する貫通穴の一端を覆うように配置されていて、支持部材は、第２表面１６３ｂを底面とする凹面を形成するように、基板１６３を支持している。
【００５４】
基板１６３には、第１表面１６３ａから露出した複数の電極１６４が配設されている。ここで、配設するとは、ある位置に設けるという程度の意味である。従って、基板に配設するとは、基板の任意の位置に設けることを意味し、基板の表面上に設けられることだけではなく、基板に埋め込まれた状態で設けられること（つまり、基板に埋設）も含んでいる。なお、本実施形態では、電極１６４が基板１６３の第１表面１６３ａ上に設けられた例が示されている。
【００５５】
複数の電極１６４の各々は、被検物であるマウス１０の脳に電気刺激を与えるための刺激電極であり、また、マウス１０の脳の電位を測定するための測定電極である。電極１６４が第１表面１６３ａから露出していることで、観察窓１６０をマウス１０に固定したときに、電極１６４はマウス１０に直接接触する。このため、電極１６４を用いて、電気刺激をマウス１０に与えること、及び、マウス１０の脳の電位を測定することができる。
【００５６】
電極１６４は、透明導電膜であることが望ましい。電極１６４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）透明導電膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系透明導電膜などであってもよい。電極１６４が透明であることで、観察窓１６０を介して被検物を観察するときに、透明な基板１６３に配設された電極１６４が視界を遮ることがない。このため、観察窓１６０が高い視認性を実現することが可能となる。さらに、観察窓１６０を介して被検物へ光を照射するときに、電極１６４が光を遮ることで生じる光量ロスも抑えることもできる。
【００５７】
基板１６３には、複数の光電変換素子１６５が配設されている。より詳細には、光電変換素子１６５は、第２表面１６３ｂ上に配設されている。複数の光電変換素子１６５の各々は、被検物へ光を照射する発光素子、又は、被検物からの光を検出する受光素子である。複数の光電変換素子１６５のすべてが発光素子であってもよく、複数の光電変換素子１６５のすべてが受光素子であってもよい。また、複数の光電変換素子１６５は、１つ以上の発光素子と１つ以上の受光素子を含んでもよい。また、複数の発光素子は、複数の異なる発光波長を有してもよい。
【００５８】
発光素子である光電変換素子１６５は、特に限定しないが、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）である。受光素子である光電変換素子１６５は、特に限定しないが、例えば、ＰＤ（Photodiode）である。
【００５９】
光電変換素子１６５は、透明であることが望ましい。光電変換素子１６５が透明であることで、観察窓１６０を介して被検物を観察するときに、透明な基板１６３に配設された光電変換素子１６５が視界を遮ることがない。このため、観察窓１６０が高い視認性を実現することが可能となる。さらに、観察窓１６０を介して顕微鏡１１０が被検物へ光を照射するときに、光電変換素子１６５が光を遮ることで生じる光量ロスも抑えることができる。
【００６０】
図５は、支持部材１６２を取り外したときの観察窓１６０の縦断面図である。図６は、支持部材１６２を取り外したときの観察窓１６０の平面図である。図７は、蓋１６６をしたときの観察窓１６０の縦断面図である。
【００６１】
観察窓１６０を介してマウス１０を観察するとき、マウス１０に固定された観察窓１６０では、支持部材１６２が支持部材１６１に装着されていることが望ましい。これにより、図４に示すように、十分な量の浸液３０を観察窓１６０が保持することができるからである。
【００６２】
観察作業が終了し、次回の観察作業が行われるまでの間、マウス１０は自由行動下に置かれる。このときには、図５及び図６に示すように、支持部材１６１から支持部材１６２を取り外し、その代わりに、図７に示すように、支持部材１６１に蓋１６６が置かれることが望ましい。これにより、マウス１０が自由行動をしている間に、基板１６３の第２表面１６３ｂに埃等が付着することや基板１６３が傷つくことなどを回避することができる。また、蓋１６６は十分な遮光性を有することが望ましい。これにより、外光が遮られるため、自由行動中のマウス１０の脳１２に光が照射されることを回避することができる。また、比較的大きさ部材である支持部材１６２を取り外すことで、観察窓１６０によってマウス１０の自由行動が制約されることを回避することができる。また、観察窓１６０の軽量も図ることができるため、マウス１０に与えるストレスも軽減することができる。
【００６３】
図８は、支持部材１６１を取り外したときの観察窓１６０の図５に示す断面Ｖ−Ｖにおける横断面図である。図９は、支持部材１６１を取り外したときの観察窓１６０の側面図である。図１０は、図６に示す断面ＶＩ−ＶＩにおける観察窓１６０の縦断面図である。
【００６４】
観察窓１６０は、上述した構成要素に加えて、図１０に示すように、接点端子１６７と、配線１６８と、接点端子１６９ａと、接点端子１６９ｂと、配線１６９ｃを備えている。
【００６５】
接点端子１６７は、第３表面１６３ｃから露出した第１接点端子であり、基板１６３に配設されている。接点端子１６７は、配線１６８を介して電極１６４又は光電変換素子１６５に電気的に接続されている。なお、接点端子１６７は、基板１６３の中心から離れた、支持部材１６１の近くの位置に設けられる。このため、視認性に及ぼす影響は大きくないため、必ずしも透明で有る必要はない。従って、接点端子１６７は、透明であってもよく、透明でなくてもよい。
【００６６】
配線１６８は、接点端子１６７と電極１６４とを電気的に接続した第１配線であり、透明な配線であることが望ましい。なお、配線１６８が透明であることで得られるメリットは、電極１６４及び光電変換素子１６５が透明である場合に得られるメリットと同様である。また、配線１６８は、基板１６３から露出しないように基板１６３内部に配設されることが望ましい。これにより、配線１６８が被検物との間に設けられる生理食塩水などや浸液３０と接触することを回避することができる。このため、配線１６８の腐食等を防止することができる。
【００６７】
なお、図示しないが、観察窓１６０は、接点端子１６７と光電変換素子１６５とを電気的に接続する配線も備えている。この配線も第１配線と同様に透明であることが望ましくは、基板１６３内部に配設されることが望ましい。
【００６８】
接点端子１６９ａは、接点端子１６７と接する第２接点端子であり、支持部材１６１に配設されている。接点端子１６９ｂは、支持部材１６１の外側面に設けられた第３接点端子であり、支持部材１６１に配設されている。接点端子１６９ｂには、観察窓コントローラ１７０が電気的に接続される。
【００６９】
配線１６９ｃは、接点端子１６９ａと接点端子１６９ｂとを電気的に接続した第２配線である。配線１６９ｃは、支持部材１６１から露出しないように支持部材１６１内部に配設されることが望ましい。これにより、配線１６９ｃが浸液３０と接触することを回避することが可能であり、配線１６９ｃの腐食等を防止することができる。
【００７０】
観察窓コントローラ１７０は、観察窓１６０を制御するコントローラである。観察窓コントローラ１７０は、顕微鏡コントローラ１２０と通信可能に接続されている。観察窓コントローラ１７０は、例えば、図１に示すように、被検物であるマウス１０が着るジャケットに取り付けられていても良い。
【００７１】
図１１は、観察窓コントローラ１７０の機能構成を例示した図である。観察窓コントローラ１７０は、図１１に示すように、例えば、Ａ／Ｄ変換部１７１と、データ処理部１７２と、通信制御部１７３と、駆動制御部１７４を備えてもよい。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換部１７１は、電極１６４及び光電変換素子１６５から取得する被検物の情報であるアナログ信号をデジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換部１７１は、例えば、電位計を含んでも良く、電極電位の情報をデータ処理部１７２へ出力する。また、Ａ／Ｄ変換部１７１は、光電変換素子１６５で検出された光強度の情報を出力する。なお、電極電位の情報と光強度の情報は、それぞれ被検物の情報の一例である。
【００７３】
データ処理部１７２は、通信制御部１７３を介して顕微鏡コントローラ１２０から受信した制御命令を駆動制御部１７４へ出力する。データ処理部１７２は、Ａ／Ｄ変換部１７１でデジタルデータに変換された被検物の情報を通信制御部１７３へ出力する。また、データ処理部１７２は、被検物の情報を加工してから通信制御部１７３へ出力しても良い。
【００７４】
通信制御部１７３は、顕微鏡コントローラ１２０との間でデータをやり取りする。通信制御部１７３は、例えば、被検物の情報を顕微鏡コントローラ１２０へ送信する。また、通信制御部１７３は、例えば、顕微鏡コントローラ１２０から制御命令を受信する。なお、通信制御部１７３は、有線通信に限らず、無線通信に対応してもよい。
【００７５】
駆動制御部１７４は、制御命令に従って電極１６４及び光電変換素子１６５の駆動を制御する。具体的には、駆動制御部１７４は、例えば、被検物へ電気刺激を与えるために電極１６４へ流す電流の強度、時間等を制御する。また、駆動制御部１７４は、例えば、光電変換素子１６５に電流を流して光電変換素子１６５の発光を制御する。
【００７６】
図１２は、観察窓コントローラ１７０のハードウェア構成を例示した図である。観察窓コントローラ１７０は、図１１に示す機能構成を実現するために、図１２に示すように、例えば、プロセッサ１８１と、メモリ１８２と、インタフェース装置１８３を備える。これらの構成要素は、バス１８４により互いに接続されている。なお、プロセッサ１８１、メモリ１８２、インタフェース装置１８３は、それぞれ図３に示すプロセッサ１３１、メモリ１３２、インタフェース装置１３４と同様である。
【００７７】
図１３は、生体情報取得処理のフローチャートの一例である。図１４は、刺激パターン及び検出パターンを設定する方法を説明するための図である。図１５は、生体情報取得処理の処理結果を表示する画面の一例を示した図である。以下、図１３から図１５を参照しながら、被検物の刺激に対する反応を解析するために顕微鏡システム１００を用いて行われる生体情報取得処理の一例について説明する。
【００７８】
なお、被検体であるマウス１０には、光刺激により細胞の興奮または興奮の抑制を制御することを可能とするための処置が予め施されている。具体的には、その処置により、例えば、マウス１０の脳１２に、光感受性タンパク質を発現させてもよく、ゲージド化合物を導入してもよい。また、マウス１０には、細胞の膜電位変化を光学的に検出するための処置が施されている。具体的には、その処置により、例えば、マウス１０の脳に電位感受性色素を導入してもよい。
【００７９】
顕微鏡システム１００は、図１に示すように、観察窓１６０が取り付けられたマウス１０を、固定台１１８を用いて対物レンズ１１４下に固定した状態で、図１３に示す生体情報取得処理を開始する。なお、生体情報取得処理は、観察窓１６０の制御方法の一例である。
【００８０】
顕微鏡システム１００は、まず、マウス１０のイメージングを開始する（ステップＳ１）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、光源１１１からの光でマウス１０を照明し、マウス１０の脳の画像を取得する。なお、マウス１０の脳機能を解明する研究では、例えば数週間に亘って観察が繰り返し行われることがあるが、高価な顕微鏡システム１００は多くの利用者と共有されていることが多いため、顕微鏡システム１００の設定は頻繁に変更されてしまう。このようなシステム環境下において長期間に亘って定期的に観察が行われる場合であっても一定の領域を継続して観察するために、顕微鏡コントローラ１２０は、イメージング開始前に、過去の観察におけるステージ位置についての情報に基づいて、観察位置が再現されるようにステージ１１５及びステージ１１６を制御しても良い。また、顕微鏡コントローラ１２０は、イメージング開始後には、例えば過去に取得した画像と最新の画像を随時比較するなどして、一定の領域が継続して観察されるようにステージ１１５及びステージ１１６を制御しても良い。
【００８１】
次に、顕微鏡システム１００は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する（ステップＳ２）。
【００８２】
ステップＳ２では、顕微鏡コントローラ１２０は、まず、図１４に示すように、脳１２と電極１６４及び光電変換素子１６５との相対的な位置関係に基づいて、マウス１０の脳機能マップ上に電極１６４及び光電変換素子１６５の位置を示した画像１を表示装置１４０に表示させる。
【００８３】
脳機能マップとは、脳（大脳）の機能局在を図示したものである。観察窓１６０がマウス１０に固定される位置は、予め正確に特定されている。マウス１０の脳１２を観察する場合であれば、例えば、ｂｒｅｇｍａと呼ばれる位置がしばしば基準として利用される。このため、脳１２と観察窓１６０に設けられた電極１６４及び光電変換素子１６５との相対的な位置関係は既知であり、顕微鏡コントローラ１２０をこの既知の情報に基づいて画像１を生成することができる。
【００８４】
なお、図１４に示す画像１上の記号Ｖ１、Ｖ２は、一次視覚野、二次視覚野を示している。記号Ｍ１、Ｍ２は、一次運動野、二次運動野を示している。記号Ｓ１、Ｓ２は、一次体性感覚野、二次体性感覚野を示している。記号ＰＰＣは、後部頭頂連合野（posterior parietal cortex）を示している。
【００８５】
その後、顕微鏡コントローラ１２０は、表示装置１４０に表示されている画像１を見ながら利用者が選択した刺激手段と検出手段についての情報を取得する。図１４には、光電変換素子の一つである光電変換素子１６５ａが刺激手段として選択され、電極１６４ａが検出手段として選択された例が示されている。
【００８６】
なお、選択される刺激手段と検出手段の数はそれぞれ１つに限らず、複数であってもよい。ただし、電極１６４を刺激手段として利用する場合には、検出手段としては光電変換素子１６５のみが選択可能であり、電極１６４は選択されない。また、光電変換素子１６５を刺激手段として利用する場合には、検出手段として電極１６４のみが選択可能であり、光電変換素子１６５は選択されない。これは、同種の信号（例えば、電気と電気、光と光）を同時に刺激と検出に使用するとアーチファクトの影響を受けることがあるからである。具体的には、例えば、電気刺激を与えているときに電気的に電位検出が行われるとアーチファクトの影響により得られる情報の信頼性が低下してしまう虞がある。
【００８７】
利用者が刺激手段と検出手段の選択を確定すると、顕微鏡コントローラ１２０は、選択された刺激手段の集合である刺激パターンと、選択された検出手段の集合である検出パターンを決定する。
【００８８】
刺激パターンと検出パターンが決定されると、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０の電極１６４又は光電変換素子１６５の一方を用いて刺激を付与する（ステップＳ３）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、ステップＳ２で決定された刺激パターンに基づいて光電変換素子１６５ａを発光させる。
【００８９】
最後に、顕微鏡システム１００は、電極１６４又は光電変換素子１６５の他方を用いてマウス１０の情報である生体情報を検出する（ステップＳ４）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、ステップＳ２で決定された検出パターンに基づいて電極１６４ａで生体情報の一例である電極電位を検出する。
【００９０】
なお、顕微鏡システム１００は、生体情報取得処理中に、図１５に示す画面を表示装置１４０に表示してもよい。図１５に示すライブ画像１４１は、顕微鏡１１０で取得したマウス１０の画像であり、随時更新される。また、マップ画像１４２は、顕微鏡１１０で取得した画像を貼り合わせることで顕微鏡１１０の視野よりも広い範囲を可視化した画像である。マップ画像１４２中の領域１４２ａは、顕微鏡１１０の現在の視野を示している。つまり、ライブ画像１４１として表示されている領域である。領域１４３には、刺激とその反応についての情報が表示される。この例では、光電変換素子１６５ａへ電流を流したタイミング、電極１６４ａで検出された電極電位の変化、領域Ｒ１及び領域Ｒ２の輝度変化が、表示されている。領域Ｒ１及び領域Ｒ２は、ライブ画像１４１上で選択された領域であり、領域Ｒ１及び領域Ｒ２の輝度変化は、顕微鏡１１０で取得された画像から測定される。
【００９１】
顕微鏡システム１００は、図１３に示す生体情報取得処理を行うことで、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、顕微鏡システム１００は、顕微鏡コントローラ１２０が観察窓コントローラ１７０を介して観察窓１６０を制御することで、顕微鏡１１０によるイメージングと観察窓１６０による刺激と測定とを関連付けて記録することができる。さらに、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０を用いることで、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができるため、被検物の負担を軽減することができる。
【００９２】
図１６は、生体情報取得処理のフローチャートの別の例である。顕微鏡システム１００は、図１３に示す生体情報取得処理の代わりに、図１６に示す生体情報取得処理を行ってもよい。
【００９３】
顕微鏡システム１００は、図１６に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス１０のイメージングを開始する（ステップＳ１１）。この処理は、図１３に示すステップＳ１の処理と同様である。
【００９４】
その後、顕微鏡システム１００は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の処理は、電極１６４を用いて電気刺激を与えるときの刺激パターン及び検出パターンと、光電変換素子１６５を用いて光刺激を与えるときの刺激パターン及び検出パターンと、の両方が決定される点が、図１３に示すステップＳ２の処理と異なる。その他の点は同様である。
【００９５】
次に、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０の電極１６４又は光電変換素子１６５の一方を用いて刺激を付与し（ステップＳ１３）、電極１６４又は光電変換素子１６５の他方を用いてマウス１０の情報である生体情報を検出する（ステップＳ１４）。これらの処理は、図１３に示すステップＳ３、ステップＳ４の処理と同様である。
【００９６】
最後に、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０の電極１６４又は光電変換素子１６５の他方を用いて刺激を付与し（ステップＳ１５）、電極１６４又は光電変換素子１６５の一方を用いてマウス１０の情報である生体情報を検出する（ステップＳ１６）。ここでは、例えば、ステップＳ１３において光電変換素子１６５を用いて光刺激を付与した場合であれば、顕微鏡コントローラ１２０は、ステップＳ１２で決定された刺激パターンに基づいて、電極１６４を用いてマウス１０に電気刺激を付与し、光電変換素子１６５を用いて生体情報としてマウス１０からの光を検出する。また、ステップＳ１３において電極１６４を用いて電気刺激を付与した場合であれば、顕微鏡コントローラ１２０は、ステップＳ１２で決定された刺激パターンに基づいて、光電変換素子１６５を用いてマウス１０に光刺激を付与し、電極１６４を用いて生体情報として電極電位を検出する。
【００９７】
顕微鏡システム１００は、図１６に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図１３に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム１００は、図１６に示す生体情報取得処理を行うことで、電気刺激と光刺激の両方で被検物を刺激することが可能であり、両刺激に対する反応を、アーチファクトを回避しながら測定することができる。
【００９８】
図１７は、生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。顕微鏡システム１００は、図１３に示す生体情報取得処理の代わりに、図１７に示す生体情報取得処理を行ってもよい。なお、図１７に示す生体情報取得処理は、顕微鏡１１０（より詳細には、光源１１２）が刺激手段として機能する点が、図１３に示す生体情報取得処理とは異なる。
【００９９】
顕微鏡システム１００は、図１７に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス１０のイメージングを開始する（ステップＳ２１）。この処理は、図１３に示すステップＳ１の処理と同様である。
【０１００】
その後、顕微鏡システム１００は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する（ステップＳ２２）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、まず、脳機能マップ上に電極１６４及び光電変換素子１６５の位置を示した画像を表示装置１４０に表示させる。この点は、図１３に示すステップＳ２と同様である。次に、顕微鏡コントローラ１２０は、利用者に、画像上の任意の位置を刺激位置として選択させ、画像上の電極１６４の中から検出手段として使用する電極１６４を選択させる。その後、顕微鏡コントローラ１２０は、利用者が選択した刺激位置と検出手段についての情報を取得し、選択された刺激位置の集合である刺激パターンと、選択された検出手段の集合である検出パターンを決定する。
【０１０１】
次に、顕微鏡システム１００は、顕微鏡１１０の光源１１２を用いて刺激を付与する（ステップＳ２３）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、ステップＳ２２で決定された刺激パターンに基づいて顕微鏡１１０を制御する。これにより、刺激用の光源１１２から出射した刺激光が図示しないスキャナを用いて刺激位置に照射される。
【０１０２】
最後に、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０の電極１６４を用いてマウス１０の情報である生体情報を検出する（ステップＳ２４）。この処理は、図１３に示すステップＳ４と同様である。
【０１０３】
顕微鏡システム１００は、図１７に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図１３に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム１００は、図１７に示す生体情報取得処理を行うことで、観察窓１６０に設けられた光電変換素子の配置に制限されることなく刺激位置を決定して刺激を与えることができる。
【０１０４】
図１８は、生体情報取得処理のフローチャートの更に別の例である。顕微鏡システム１００は、図１３に示す生体情報取得処理の代わりに、図１８に示す生体情報取得処理を行ってもよい。なお、図１８に示す生体情報取得処理は、顕微鏡１１０が検出手段として機能する点が、図１３に示す生体情報取得処理とは異なる。
【０１０５】
顕微鏡システム１００は、図１８に示す生体情報取得処理を開始すると、まず、マウス１０のイメージングを開始する（ステップＳ３１）。この処理は、図１３に示すステップＳ１の処理と同様である。
【０１０６】
その後、顕微鏡システム１００は、利用者からの入力に従って、刺激パターンと検出パターンを決定する（ステップＳ３２）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、まず、脳機能マップ上に電極１６４及び光電変換素子１６５の位置を示した画像を表示装置１４０に表示させる。この点は、図１３に示すステップＳ２と同様である。次に、顕微鏡コントローラ１２０は、利用者に、画像上の任意の位置を検出位置として選択させ、画像上の電極１６４の中から刺激手段として使用する電極１６４を選択させる。その後、顕微鏡コントローラ１２０は、利用者が選択した刺激手段と検出位置についての情報を取得し、選択された刺激手段の集合である刺激パターンと、選択された検出位置の集合である検出パターンを決定する。
【０１０７】
次に、顕微鏡システム１００は、観察窓１６０の電極１６４を用いて刺激を付与する（ステップＳ３３）。この処理は、図１３に示すステップＳ３の処理と同様である。
【０１０８】
最後に、顕微鏡システム１００は、顕微鏡１１０の光検出器１１３を用いてマウス１０の情報である生体情報を検出する（ステップＳ３４）。ここでは、顕微鏡コントローラ１２０は、顕微鏡１１０を制御して光検出器１１３でマウス１０からの光を検出し、ステップＳ３２で決定された検出パターンに対応する位置（検出位置）の生体情報を取得する。
【０１０９】
顕微鏡システム１００は、図１８に示す生体情報取得処理を行うことによっても、図１３に示す生体情報取得処理を行った場合と同様の効果を得ることができる。また、顕微鏡システム１００は、図１８に示す生体情報取得処理を行うことで、観察窓１６０に設けられた光電変換素子の配置に制限されることなく検出位置を決定して検出を行うことができる。
【０１１０】
図１７及び図１８では、顕微鏡コントローラ１２０が観察窓１６０の電極１６４と顕微鏡１１０を制御する例を示したが、顕微鏡コントローラ１２０は、観察窓１６０の光電変換素子１６５と顕微鏡１１０を制御してもよい。即ち、顕微鏡１１０を用いた光刺激による膜電位変化を観察窓１６０の光電変換素子１６５で光学的に検出しても良い。
【０１１１】
また、図１７及び図１８では、観察窓１６０を顕微鏡１１０と組み合わせて利用することで、刺激位置や検出位置の制約を緩和する例を示したが、図１９及び図２０に示す観察窓２６０を用いて、刺激位置や検出位置の制約を緩和してもよい。
【０１１２】
図１９は、観察窓２６０の縦断面図である。図２０は、基板２６３を装着しているときの観察窓２６０の平面図である。観察窓２６０は、観察窓１６０の変形例であり、支持部材２６１に基板（基板２６３、基板２６６）を着脱自在に支持する支持構造２６１ａを有する点が、観察窓１６０とは異なっている。
【０１１３】
図１９に示すように、基板２６３には、複数の電極２６４と複数の光電変換素子２６５が設けられていて、基板２６６には、複数の電極２６７と複数の光電変換素子２６８が設けられている。基板２６３に設けられた電極２６４の配置パターンは、基板２６６に設けられた電極２６７の配置パターンとは異なっている。また、基板２６３に設けられた光電変換素子２６５の配置パターンは、基板２６６に設けられた光電変換素子２６８の配置パターンとは異なっている。
【０１１４】
また、基板２６３と基板２６６の少なくとも一方では、電極と光電変換素子が脳機能マップに合わせて配置されていることが望ましい。具体的には、例えば、図２０に示すように、電極２６４と光電変換素子２６５が、機能が局在する部位毎に、それぞれ少なくとも１つずつその部位に対応する基板２６３内の位置に配置されることが望ましい。
【０１１５】
観察窓２６０によれば、支持部材２６１に支持される基板を交換することで、観察窓２６０が被検物に固定された後であっても、刺激位置及び検出位置を調整することができる。また、脳機能マップに合わせて電極と光電変換素子が配置された基板を用いることで、基板を交換することなし、様々な機能野へ刺激を与え、その反応を測定することができる。
【０１１６】
［第２の実施形態］
図２１は、情報取得システム３００の構成を例示した図である。図２２は、撮像装置３９０の縦断面図である。情報取得システム３００は、顕微鏡システム１００と同様に、小動物などの生体組織を対象とするin vivoイメージングシステムである。本実施形態でも、マウス１０の脳を被検物とする場合を例に説明する。なお、以降では、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号で参照するものとし、詳細な説明は割愛する。
【０１１７】
情報取得システム３００は、図２１に示すように、情報処理装置１９０と、撮像装置３９０と、観察窓コントローラ３７０と、表示装置１４０と、入力装置１５０を備えている。
【０１１８】
情報処理装置１９０は、例えば、標準的なコンピュータである。情報処理装置１９０は、少なくともプロセッサとメモリを含み、プログラムされた処理を行う。
【０１１９】
撮像装置３９０は、観察窓１６０と、観察窓１６０に装着される撮像ユニット３８０と、を備えている。撮像装置３９０は、被検物であるマウス１０の画像を取得し、画像データを観察窓コントローラ３７０へ出力するように構成されている。
【０１２０】
撮像装置３９０は、被検物に固定されて使用されるが、固定の方法は特に限定しない。例えば、被検物へ直接に接着することで固定してもよく、被検物に取り付けた部材に対して締結、螺合、嵌合、溶接等することにより固定してもよい。
【０１２１】
撮像ユニット３８０は、図２２に示すように、観察窓１６０（支持部材１６１）に対して着脱自在な支持部材３８１と、光源３８２と、イメージセンサ３８３を備えている。光源３８２は、主にイメージングに用いられる光源である。イメージセンサ３８３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などである。撮像ユニット３８０は、光源３８２及びイメージセンサ３８３を用いて、観察窓１６０を介してマウス１０の画像を取得する。
【０１２２】
観察窓コントローラ３７０は、観察窓１６０と撮像ユニット３８０を制御するコントローラである。より詳細には、観察窓コントローラ３７０は、情報処理装置１９０からの制御命令に従って、撮像装置３９０の各部（電極１６４、光電変換素子１６５、光源３８２、イメージセンサ３８３）の駆動を制御する。観察窓コントローラ３７０は、例えば、図２１に示すように、被検物であるマウス１０が着るジャケットに取り付けられていても良い。
【０１２３】
観察窓コントローラ３７０は、情報処理装置１９０と通信可能に接続されていて、情報処理装置１９０との間で画像データや制御命令をやり取りする。観察窓コントローラ３７０と情報処理装置１９０は、図２１に示すように有線通信に対応しても良く、また、無線通信に対応してもよい。
【０１２４】
情報取得システム３００は、顕微鏡１１０の代わりに撮像装置３９０がイメージングを行う点を除き、図１３及び図１４に示す生体情報取得処理と同様の処理を行うことが可能であり、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、情報取得システム３００でも、観察窓１６０を用いることで、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができるため、被検物の負担を軽減することができる。さらに、観察窓コントローラ３７０を情報処理装置１９０と無線通信でデータをやり取りするように構成することで、マウス１０の自由行動下におけるデータを容易に取得することができる。
【０１２５】
図２３は、情報取得システム４００の構成を例示した図である。情報取得システム４００は、情報取得システム３００の変形例であり、情報処理装置１９０、表示装置１４０、及び、入力装置１５０を含まない点、及び、観察窓コントローラ３７０の代わりに観察窓コントローラ４７０を含む点が、情報取得システム３００とは異なる。
【０１２６】
観察窓コントローラ４７０は、観察窓１６０と撮像ユニット３８０を制御するコントローラである点は、観察窓コントローラ３７０と同様であるが、外部装置からの制御命令によらず、自立的に撮像装置３９０の各部の駆動を制御する点が、観察窓コントローラ３７０とは異なる。なお、観察窓コントローラ４７０に格納された画像データ及び生体情報については、例えば、可搬記録媒体を介して外部装置へ入力することで、利用者が確認することができる。
【０１２７】
情報取得システム４００によっても、図１３及び図１４に示す生体情報取得処理と同様の処理を行うことで、情報取得システム３００と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
上述した実施形態は、発明の理解を容易にするための具体例を示したものであり、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。観察窓、撮像装置、情報取得システム、顕微鏡システム、及び、観察窓の制御方法は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。
【０１２９】
上述した実施形態では、電極が基板の第１表面上に設けられ、光電変換素子が基板の第２表面上に設けられた例を示した。しかしながら、電極は、基板に配設され且つ第１表面から露出していればよい。また、光電変換素子は、基板に配設されていればよい。図２４から図２６は、それぞれ、変形例に係る観察窓の縦断面図である。図２４から図２６に示す観察窓（観察窓５６０、観察窓６６０、観察窓７６０）は、支持部材（支持部材５６１、支持部材６６１、支持部材７６１）と、基板（基板５６３、基板６６３、基板７６３）と、電極（電極５６４、電極６６４、電極７６４）と、光電変換素子（光電変換素子５６５、光電変換素子６６５、光電変換素子７６５）を備える点は、観察窓１６０と同様である。
【０１３０】
観察窓５６０は、図２４に示すように、基板５６３に埋設され、且つ、第１表面から露出した電極５６４を備えている。電極５６４が基板５６３に埋設されていても、第１表面から電極５６４が露出してさえいれば、電気刺激を被検物に与えることができる。従って、観察窓５６０によっても、観察窓１６０と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
観察窓６６０は、図２５に示すように、基板６６３に埋設され、且つ、第１表面から露出した電極６６４と、基板６６３に埋設された光電変換素子６６５を備えている。光電変換素子６６５が基板６６３に埋設されていても、基板６６３を介して被検物との間で光をやり取りすることができる。従って、観察窓６６０によっても、観察窓１６０と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
観察窓７６０は、図２６に示すように、基板７６３に埋設され、且つ、第１表面から露出した光電変換素子７６５を備えている。光電変換素子７６５が第１表面から露出していても、被検物との間で光をやり取りすることができる。従って、観察窓７６０によっても、観察窓１６０と同様の効果を得ることができる。
【０１３３】
上述した実施形態では、電極と光電変換素子を備える観察窓を例示したが、観察窓は、少なくとも電極を備えていればよい。図２７は、別の変形例に係る観察窓の縦断面図である。図２７に示す観察窓８６０は、支持部材（支持部材８６１）と、基板（基板８６３）と、電極（電極８６４）を備える点は、観察窓１６０と同様である。ただし、観察窓８６０は、光電変換素子を備えていない。観察窓８６０によっても、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができる。
【０１３４】
上述した実施形態では、電極と光電変換素子を備える観察窓を例示したが、観察窓は、光電変換素子の代わりに、又は、光電変換素子に加えて、基板に配設された磁電変換素子を備えても良い。図２８は、更に別の変形例に係る観察窓の縦断面図である。図２８に示す観察窓９６０は、支持部材（支持部材９６１）、基板（基板９６３）、電極（電極９６４）を備える点は、観察窓１６０と同様である。ただし、観察窓９６０は、光電変換素子の代わりに、磁気エネルギーと電気エネルギーを変換する磁電変換素子９６５を備えている点が、観察窓１６０とは異なる。
【０１３５】
磁電変換素子９６５は、特に限定しないが、例えば、コイル、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気ダイオードなどである。磁電変換素子９６５は、電極及び光電変換素子と同様の理由から、透明であることが望ましい。
【０１３６】
観察窓９６０を備える顕微鏡システム又は情報処理システムでは、観察窓コントローラは、電極９６４で電気刺激を被検物に与え、その反応を磁電変換素子９６５で磁気的に検出してもよい。また、観察窓コントローラは、磁電変換素子９６５で磁気刺激を被検物に与え、その反応を電極９６４で電気的に検出してもよい。即ち、電極９６４と磁電変換素子９６５のうちの一方を用いて被検物に刺激を与えたときに、電極９６４と磁電変換素子９６５のうちの他方を用いて被検物の情報を検出してもよい。
【０１３７】
観察窓９６０を備える顕微鏡システム又は情報処理システムによっても、画像を取得している期間中に、被検物へ刺激を与えてアーチファクトを回避しながら刺激に対する反応を測定することができる。また、観察窓９６０によっても、被検物を観察しながら低侵襲で被検物を刺激することができる。
【０１３８】
上述した実施形態では、被検物が脳である例を示したが、被検物は脳に限らない。図２９は、撮像装置３９０の装着位置の一例を示した図である。図２９に示すように、観察窓１６０を脳以外の部位を観察するための観察窓として利用してもよい。
【０１３９】
上述した実施形態では、被検物が生体組織である例を示したが、被検物が生体組織に限らない。観察窓は、土壌検査や水質検査に用いられても良い。図３０は、土壌検査を行う検査装置１０００を例示した図である。図３１は、水質検査を行う検査装置１０００を例示した図である。図３０及び図３１に示す検査装置１０００は、観察窓１１００を備えている。観察窓１１００は、支持部材の形状が異なる点を除き、観察窓１６０と同様の構成を有している。検査装置１０００は、観察窓１１００を用いて電気や光を土壌４０や水５０へ入力して土壌４０や水５０を検査してもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１０・・・マウス、１１・・・頭蓋骨、１２・・・脳、２０・・・接着剤、３０・・・浸液、４０・・・土壌、５０・・・水、１００・・・顕微鏡システム、１１０・・・顕微鏡、１１１、１１２、３８２・・・光源、１１３・・・光検出器、１１４・・・対物レンズ、１１５、１１６・・・ステージ、１１７・・・焦準装置、１１８・・・固定台、１２０・・・顕微鏡コントローラ、１２１・・・取得部、１２２、１７２・・・データ処理部、１２３、１７３・・・通信制御部、１２４、１７４・・・駆動制御部、１３１、１８１・・・プロセッサ、１３２、１８２・・・メモリ、１３３・・・補助記憶装置、１３４、１８３・・・インタフェース装置、１３５・・・媒体駆動装置、１３６・・・可搬記録媒体、１３７、１８４・・・バス、１４０・・・表示装置、１４１・・・ライブ画像、１４２・・・マップ画像、１４２ａ、１４３・・・領域、１５０・・・入力装置、１６０、２６０、５６０、６６０、７６０、８６０、９６０、１１００・・・観察窓、１６１、１６２、２６１、３８１、５６１、６６１、７６１、８６１、９６１・・・支持部材、１６３、２６３、２６６５６３、６６３、７６３、８６３、９６３・・・基板、１６３ａ・・・第１表面、１６３ｂ・・・第２表面、１６３ｃ・・・第３表面、１６４、１６４ａ、２６４、２６７、５６４、６６４、７６４、８６４、９６４・・・電極、１６５、１６５ａ、２６５、２６８、５６５、６６５、７６５・・・光電変換素子、１６６・・・蓋、１６７、１６９ａ、１６９ｂ・・・接点端子、１６８、１６９ｃ・・・配線、１７０、３７０、４７０・・・観察窓コントローラ、１７１・・・Ａ／Ｄ変換部、１９０・・・情報処理装置、２６１ａ・・・支持構造、３００、４００・・・情報取得システム、３８０・・・撮像ユニット、３８３・・・イメージセンサ、３９０・・・撮像装置、９６５・・・磁電変換素子、１０００・・・検査装置
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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