(57)【要約】      （修正有）【課題】急激な温度変更・対物レンズ側の保護・安定した液浸化の課題を同時に解決でき、倒立顕微鏡を利用した細胞等のヒートショックを観察するのに適した顕微鏡観察装置を提供する。【解決手段】ステージに設置され観察用透光部３３を有する検体載置部と、対物レンズ差込み用開口と、開口の縁に沿って上面側に突出した環状リブ部４７と、環状リブ部４７を貫通する一対の溝５１を有する浸液受け部３９と、浸液受け部３９を下方から取り付け浸液充満空間を形成する取付け手段と、浸液充満空間を通って循環する浸液循環流路と、浸液循環流路に介装され、浸液をその中を通して循環させる浸液循環手段と、浸液循環流路に介装され、浸液の温度を変更する浸液温度変更手段とを備える。差し込まれた対物レンズの上に浸液充満空間に充満された浸液を利用して液浸化すると共に、浸液との熱移動を利用して観察用透光部３３に載置された検体の温度を変更する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立顕微鏡のステージに設置され、観察用透光部を有する検体載置部と、
上面と、前記上面まで貫通して形成された対物レンズ差込み用開口と、前記開口の縁に沿って前記上面側に突出した環状リブ部と、前記環状リブ部を貫通する一対の溝を有する浸液受け部と、
前記浸液受け部を前記観察用透光部の下面に対して下方から取り付けて、その上面と前記下面との間に浸液充満空間を形成する取付け手段と、
前記浸液充満空間を通って循環する浸液循環流路と、
前記浸液循環流路に介装され、浸液をその中を通して循環させる浸液循環手段と、
前記浸液循環流路に介装され、浸液の温度を変更する浸液温度変更手段とを備え、
差し込まれた対物レンズの上に前記浸液充満空間に充満された浸液を利用して液浸化すると共に、前記浸液との熱移動を利用して前記観察用透光部に載置された検体の温度を変更することを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載した顕微鏡観察装置において、
浸液受け部は、柔軟な素材で一体に形成されていることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した顕微鏡観察装置において、
浸液受け部の下側には筒状部が連設されており、その内面は対物レンズの先端部の外面の反転形状を転写した形状になっていることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載した顕微鏡観察装置において、
浸液循環流路には、浸液溜めも介装されており、前記浸液溜めの入口と出口の両側に浸液循環手段が介装されていることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項５】
請求項４に記載した顕微鏡観察装置において、
検体載置部と、浸液循環手段と、浸液温度変更手段と、浸液溜めとが、顕微鏡ステージに設置するプレート状保持部に取り付けられていることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項６】
請求項５に記載した顕微鏡観察装置において、
検体載置部と、浸液循環手段と、浸液温度変更手段とがそれぞれユニット化され、プレート状保持部に着脱自在に構成されていることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載した顕微鏡観察装置において、
温度センサーを備え、前記温度センサーからの温度情報を利用して浸液温度変更手段が温度を調整することを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載した顕微鏡観察装置において、
検体載置部が蓋体で閉塞する容器で構成されており、温度センサーの検知部が前記蓋体と接触していることを特徴とする顕微鏡観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡観察装置に係り、特に倒立顕微鏡に設置する顕微鏡観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
倒立顕微鏡は、顕微鏡ステージ上に広い空間が確保でき、使い勝手が良いこと、培養皿底面へ接着した細胞の観察が容易であることなどから多用されている。
而して、倒立顕微鏡で液浸対物レンズを使用するときには、特許文献１に記載のように、対物レンズ上に浸液を表面張力により保持することになるが、表面張力と他の力とは微妙なバランスで保たれている。従って、一般的に使用される培養皿のような厚いものを通して細胞検体を高倍率で観察するために、液浸の長作動距離を有する対物レンズを使用するような場合には、その対物レンズ上に満たすべき浸液の量が多くなるため、上記したバランスが崩れ易く、慎重な操作が必要となっている。（細胞検体への温度的影響が無視できない。）
【０００３】
また、ヒートショックに反応する細胞機構が着目されており、細胞にヒートショックを与えてその熱応答性を顕微鏡観察するために、特許文献２に記載の加温プレートと冷却水流路とを併設したような温度変更機構を備えたものが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７５８０号公報
【特許文献２】特開平１１−０３８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、より大きなヒートショックを与えたいとの要求も出ているが、その場合には、温度変更機構が大きな温度勾配を作り出せるよう工夫が必要となるだけでなく、そのヒートショックが対物レンズ側に悪影響を与えないよう、対物レンズ側の保護も必要となってくる。加えて、高い倍率での観察となれば、引き続き液浸レンズの利用も必須となってくる。
本発明は上記従来の問題点に鑑みて為されたものであり、大きな温度勾配を作り出せる温度変更機構の提案・対物レンズ側の保護・安定した液浸化と言った複数の課題を同時に解決できる、新規且つ有用な顕微鏡観察装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、倒立顕微鏡のステージに設置され、観察用透光部を有する検体載置部と、上面と、前記上面まで貫通して形成された対物レンズ差込み用開口と、前記開口の縁に沿って前記上面側に突出した環状リブ部と、前記環状リブ部を貫通する一対の溝を有する浸液受け部と、前記浸液受け部を前記観察用透光部の下面に対して下方から取り付けて、その上面と前記下面との間に浸液充満空間を形成する取付け手段と、前記浸液充満空間を通って循環する浸液循環流路と、前記浸液循環流路に介装され、浸液をその中を通して循環させる浸液循環手段と、前記浸液循環流路に介装され、浸液の温度を変更する浸液温度変更手段とを備え、差し込まれた対物レンズの上に前記浸液充満空間に充満された浸液を利用して液浸化すると共に、前記浸液との熱移動を利用して前記観察用透光部に載置された検体の温度を変更することを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載した顕微鏡観察装置において、浸液受け部は、柔軟な素材で一体に形成されていることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載した顕微鏡観察装置において、浸液受け部の下側には筒状部が連設されており、その内面は対物レンズの先端部の外面の反転形状を転写した形状になっていることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した顕微鏡観察装置において、浸液循環流路には、浸液溜めも介装されており、前記浸液溜めの入口と出口の両側に浸液循環手段が介装されていることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４に記載した顕微鏡観察装置において、検体載置部と、浸液循環手段と、浸液温度変更手段と、浸液溜めとが、顕微鏡ステージに設置するプレート状保持部に取り付けられていることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載した顕微鏡観察装置において、検体載置部と、浸液循環手段と、浸液温度変更手段とがそれぞれユニット化され、プレート状保持部に着脱自在に構成されていることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載した顕微鏡観察装置において、温度センサーを備え、前記温度センサーからの温度情報を利用して浸液温度変更手段が温度を調整することを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載した顕微鏡観察装置において、検体載置部が蓋体で閉塞する容器で構成されており、温度センサーの検知部が前記蓋体と接触していることを特徴とする顕微鏡観察装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の顕微鏡観察装置は、大きな温度勾配を作り出せると共に、対物レンズ側の保護と、安定した液浸化にも同時に対応でき、細胞検体にヒートショックを与えたときの顕微鏡観察をスムーズに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微鏡観察装置の上方から見た斜視図である。
【図２】図１の顕微鏡観察装置の下方から見た斜視図である。
【図３】図１の顕微鏡観察装置の容器ユニットの分解斜視図である。
【図４】図１の顕微鏡観察装置の側面図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】図１のポンプユニットの分解斜視図である。
【図８】図１の温度変更ユニットの分解斜視図である。
【図９】図１の浸液溜めの分解斜視図である。
【図１０】図１の顕微鏡観察装置の使用状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る顕微鏡観察装置１を、図面にしたがって説明する。
図１、図２で示す顕微鏡観察装置１は、倒立顕微鏡に取り付けて使用するものである。
符号３は横長の略長方形のプレート状保持部を示す。顕微鏡観察装置１は、このプレート状保持部３に後述する容器ユニット１５、浸液受け部３９、ポンプユニット７９、温度変更ユニット９３、浸液溜め１１３がそれぞれ着脱自在に取り付け保持されて、一体化したものとなっており、プレート状保持部３を顕微鏡ステージに設置して使用するようになっている。
【００１７】
プレート状保持部３には、図３に示すように、中心に、上方に向かって開口した大きな円形の凹部５が設けられており、この円形凹部５の底面には同心円状に小さな貫通穴７が形成されている。さらに、貫通穴７の外周側には、同心円状に、上方に突出するように環状の凸条９が形成されている。この箇所が、容器ユニット１５の取付け部位となっている。
また、円形凹部５を挟んで、その長手方向両側には、三辺側が外縁に沿った略長方形の矩形開口部が設けられている。小さい方の矩形開口部１１が、温度変更ユニット９３の取付け部位となっている。他方の大きい方の矩形開口部１３は、側壁部がプレート上面を超えて立ち上がっており、この箇所が、ポンプユニット７９の取付け部位となっている。従って、図４に示すように配される。
【００１８】
容器ユニット１５について説明する。
図３に示すように、容器ユニット１５は、底部が円形のカバーガラス１７で構成されている。カバーガラス１７は全体が観察用透光部になっており、これを検体載置部として使用する。側部は、筒状の容器ベース１９で構成されており、この容器ベース１９は下部が主に内方に向かって膨らんでおり、その分肉厚になっている。
図５に示すように、容器ベース１９の下面側には、環状に段差が設けられ、外周側が一段上がっている。この一段上がった外周側の下面には、下方に向かって開口した凹部２１が四箇所等間隔をあけて形成されている。また、内周側の下面には、下方に向かって環状に開口した凹条２３が形成されている。
【００１９】
符号２５はマグネットを示し、このマグネット２５は４個用意されており、それぞれ上記した凹部２１に嵌込まれ固定されている。符号２７はＯリングを示し、このＯリング２７は上記した凹条２３に嵌込まれている。
符号２９は環状に切断された磁性板を示し、この磁性板２９はマグネット２５の吸着の相手先となっている。
【００２０】
符号３１は蓋体を示し、この蓋体３１は容器ベース１９に上側から被せるようになっている。この蓋体３１の天部は観察用透光部３３になっている。符号３５は温度センサーを示し、この温度センサー３５の温度検知部３７が上記した観察用透光部３３の縁に沿って湾曲した状態で取り付けられており、蓋体３１と接触している。
【００２１】
容器ユニット１５は、上記した複数の部材で構成されており、プレート状保持部３の凸条９の外側に磁性板２９が嵌込まれ固定されている。
図５、図６に示すように、凸条９の内側にはカバーガラス１７が載せられ、その上に容器ベース１９が載せられている。容器ベース１９の底部側のマグネット２５が対向した磁性板２９に吸着されることで、容器ベース１９がプレート状保持部３を押圧した状態になっており、Ｏリング２７が対向したカバーガラス１７との間で弾性圧縮して容器ベース１９とカバーガラス１７との間をシールしている。
容器ベース１９に、蓋体３１が被せられて、容器ユニット１５に内部密閉空間が作られる。検体はカバーガラス１７に載せられて観察する。
【００２２】
浸液受け部３９について、説明する。
浸液受け部３９は、ＰＤＭＳ（シリコーン系）を素材とする樹脂成形品で構成されており、柔軟性を有している。
図３に示すように、上側の円板部４１は平らな上面４３を有しており、その中心には円形の貫通孔４５が設けられている。この貫通孔４５の孔縁に沿って、扁平な環状リブ部４７が形成されており、環状リブ部４７側の平らな上面４９は、円板部４１の上面４３と平行に拡がっている。
環状リブ部４７の上面４９に一対の溝５１、５１が形成されている。各溝５１は、半径方向に延びており、環状リブ部４７の内縁と外縁とを貫通している。一対の溝５１、５１は貫通孔４５を介して対向している。
【００２３】
円板部４１の下側には、筒状部５３が同軸状に連設されており、筒状部５３は円板部４１より小径なので、円板部４１の外周側がフランジ部５５となっている。
図５に示すように、貫通孔４５は、円板部４１から筒状部５３を抜けて上下に開口しており、貫通孔４５は円板部４１から筒状部５３の上部側にかけては傾斜したテーパ部５７になって下方に向かって拡径しており、その後は同径部５９となっている。また、同径部５９には小さな凸条６１が設けられている。貫通孔４５の形状及び寸法は、差込む対物レンズＲに合わせて、その先端部の外面の反転形状を略転写した形状になっている。
【００２４】
符号６３は取付けプレートを示し、この取付けプレート６３には中心に大きな挿通穴６５が設けられ、四隅には取付け孔６７が設けられている。
取付けプレート６３の挿通穴６５に浸液受け部３９の筒状部５３が通され、フランジ部５５を挟んだ状態で、ボルト６９と取付け孔６７が利用されて、浸液受け部３９をプレート状保持部３に取り付けられて吊り下げられる。
【００２５】
プレート状保持部３の下面側は、取付け部位が円形凹部５より一段下がっており、その段差により、浸液受け部３９の円板部４１の平らな上面４３はプレート状保持部３の下面とは僅かな隙間を開けた状態となっている。この隙間が浸液充満空間７１として利用される。
一方、環状リブ部４７は、容器ユニット１５のカバーガラス１７の下面に対して略当接状態となるので、貫通孔４５側は溝５１、５１を介して、円板部４１の上面４３側と連通するようになる。
【００２６】
対物レンズＲが嵌め込まれると、浸液受け部３９の凸条６１が圧縮した状態となって対物レンズＲが弾性的に締付けられて固定される。この状態では、対物レンズＲの外筒Ｃは浸液受け部３９に外側から抱き込まれた状態でシールされたことになり、シール効果が得られる。また、対物レンズＲは浸液受け部３９に抱き込まれているが、顕微鏡ステージに平行な二次元方向に弾性変形の許容範囲内で移動することができるので、対物レンズＲの位置の微調整が可能となっている。
【００２７】
対物レンズＲの先端平面部Ｔは貫通孔４５で露出しており、この露出した先端平面部Ｔ上と浸液充満空間７１とは溝５１を介して連通し、大部分は環状リブ部４７で囲まれているので、浸液が流動していてもその影響は受け難くなっている。一方、対物レンズＲのカバーガラス１７への接近の際に過剰となる浸液は、溝５１から排出されるので、外筒Ｃへの漏れが防止される。更に、万が一漏れが有ったとしても、受けパレット７５により受け止められるので、レンズ側に悪影響を及ぼすことはない。
【００２８】
なお、対物レンズＲの下側の外筒Ｃには、ガイド７３と受けパレット７５も外嵌されており、シール漏れにより、浸液受け部３９と外筒Ｃの間を伝わって落下してきた浸液があったとしても、ガイド７３上を滑落して受けパレット７５内に溜まるようになっている。この受けパレット７５には、ドレン７７が連結されており、溜まった浸液は、このドレン７７から排出される。
【００２９】
ポンプユニット７９について説明する。
図７に示すように、ポンプユニット７９のケース８１には二つのポンプが収容されており、一方が送液ポンプ８３、他方が吸取ポンプ８５になっている。各ポンプ８３、８５には、弾性の吸振部８７が備えられており、ポンプの振動を吸収して顕微鏡観察への干渉を防止している。蓋体８９側に、ポンプ８３、８５に対して二つの長穴９１、９１が設けられており、ボルト９２を利用して蓋体８９を取り付けると、各長穴９１がポンプに相対する。
ポンプユニット７９は、そのケース８１がプレート状保持部３の矩形開口部１３に嵌め込まれた状態で取り付けられる。
【００３０】
温度変更ユニット９３について説明する。
図８に示すように、温度変更ユニット９３のケース９５には、ペルチェ素子９７が収容され、その上側に熱伝導板９９が嵌め込まれている。熱伝導板９９はボルト１０１を利用して固定されており、ペルチェ素子９７の収容空間が密閉されている。蓋体１０３はこの熱伝導板９９を覆うようにケース９５に被せられており、この蓋体１０３が閉められると、蓋体１０３の裏面側に形成された蛇行流路１０５が熱伝導板９９と接触して、熱の受け渡しができるようになっている。
ケース９５の下面側には排熱板１０７が取り付けられており、排熱用に冷却水が中を通り抜けられるようになっている。この排熱板１０７には、冷却水を通すチューブの接続用にＩＮ側接続部１０９とＯＵＴ側接続部１１１が取り付けられている。
【００３１】
この温度変更ユニット９３では、ペルチェ素子９７へ供給する電流の極性を逆転させることで、浸液への加熱と冷却を使い分けている。
温度変更ユニット９３は、そのケース９５がプレート状保持部３の矩形開口部１１に嵌め込まれた状態で取り付けられる。
【００３２】
浸液溜め１１３について説明する。
図９に示すように、浸液溜め１１３はケース１１５と蓋体１１７とで構成されており、プレート状保持部３の上面に取り付けられている。
【００３３】
図１、図２に示すように、浸液受け部３９、ポンプユニット７９、温度変更ユニット９３、浸液溜め１１３の間を、プレート状保持部３やポンプユニット７９等に取付けられて連結部１２１を利用して、柔軟なチューブ１２３が配管されて、浸液が循環する浸液循環経路が形成されている。
この浸液循環経路では、ポンプ作用を利用して、矢印に示すように、浸液が、温度変更ユニット９３→プレート状保持部３下の浸液充満空間７１→吸取ポンプ（ポンプユニット７９）→浸液溜め１１３→送液ポンプ（ポンプユニット７９）→温度変更ユニット９３の順に循環する。
【００３４】
次に、浸液の作用について、説明する。
図１０に示すように、対物レンズＲが浸液受け部３９に差し込まれると、対物レンズＲの先端平面部Ｔ上が露出し、その上には浸液Ｌが保持されるので、液浸レンズとなる。
【００３５】
また、その周囲が浸液充満空間７１になっており、温度変更ユニット９３のペルチェ素子９７の働きにより、浸液Ｌが加熱・冷却され、その浸液Ｌが、浸液充満空間７１を通過するので、その上に配置した容器ユニット１５のカバーガラス１７と浸液との間で熱移動が起こり、カバーガラス１７に載置された細胞検体Ｓは接触したカバーガラス１７との間で熱移動が起こり、ヒートショックが与えられる。
【００３６】
コントローラ（図示省略）がポンプユニット７９と温度変更ユニット９３を制御しており、温度センサー３５を利用して検体温度を監視しながら、ペルチェ素子９７への通電量やポンプ８３、８５の作動条件を調整することで、目標とする熱環境が作り出されている。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、これらの実施の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における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、検体載置部はカバーガラスに限定されず、特開２０１２−１９１８５９号公報に記載のように、培養液と検体が入った所謂培養装置の一部として構成することもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１……顕微鏡観察装置
３……プレート状保持部            ５……円形凹部
７……貫通穴                      ９……凸条
１１……矩形開口部                １３……矩形開口部
１５……容器ユニット              １７……カバーガラス
１９……容器ベース                ２１……凹部
２３……凹条                      ２５…マグネット
２７……Ｏリング                  ２９……磁性板
３１……蓋体                      ３３……観察用透光部
３５……温度センサー              ３７……温度検知部
３９……浸液受け部                ４１……円板部
４３……上面                      ４５……貫通孔
４７……環状リブ部                ４９……上面
５１……溝                        ５３……筒状部
５５……フランジ部                ５７……テーパ部
５９……同径部                    ６１……凸条
６３……取付けプレート            ６５……挿通穴
６７……取付け孔                  ６９……ボルト
７１……浸液充満空間
７３……ガイド                    ７５……受けパレット
７７……ドレン
７９……ポンプユニット            ８１……ケース
８３……送液ポンプ                ８５……吸取ポンプ
８７……吸振部                    ８９……蓋体
９１……長穴
９３……温度変更ユニット          ９５……ケース
９７……ペルチェ素子              ９９……熱伝導板
１０１……ボルト                  １０３……蓋体
１０５……蛇行流路                    １０７……排熱板
１０９……ＩＮ側接続部            １１１……ＯＵＴ側接続部
１１３……浸液溜め                １１５……ケース
１１７……蓋体
１２１……連結部                  １２３……チューブ
Ｒ……対物レンズ                  Ｃ……外筒
Ｔ……先端平面部
Ｌ……浸液                        Ｓ……細胞検体
【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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