(57)【要約】【課題】in-vivo観察に代表されるような、動的な挙動を示す試料の観察において、適切かつ鮮明な画像を得る。【解決手段】試料Ａに近接配置される対物ユニット３を備える光学装置４と、少なくとも該光学装置４による観察範囲Ｂの周囲において試料Ａに密着させられて、試料Ａの動きを拘束するスタビライザ５とを備え、該スタビライザ５に、試料Ａとの間の熱の伝播を防止する伝熱防止手段１７が備えられている観察システム１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に近接配置される対物ユニットを備える光学装置と、
少なくとも該光学装置による観察範囲の周囲において試料に密着させられて、試料の動きを拘束するスタビライザとを備え、
該スタビライザに、試料との間の熱の伝播を防止する伝熱防止手段が備えられている観察システム。
【請求項２】
前記伝熱防止手段が、前記スタビライザを加温する加温手段からなる請求項１に記載の観察システム。
【請求項３】
前記スタビライザに、接触する試料の温度変化を計測する温度変化計測手段が備えられている請求項２に記載の観察システム。
【請求項４】
前記伝熱防止手段が、前記スタビライザの少なくとも試料に密着する密着面に配置された断熱性を有する材料により構成されている請求項１に記載の観察システム。
【請求項５】
前記密着面に断熱性を有する塗料が被膜されている請求項４に記載の観察システム。
【請求項６】
試料を載置するステージを備え、該ステージに、載置された試料を加温する加温手段が備えられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の観察システム。
【請求項７】
前記スタビライザが試料に密着させられる先端部と、該先端部を支持するアーム部とを備え、
該アーム部の試料に接触する部位に、試料との間の熱の伝播を防止する断熱部材を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察システム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、光学装置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、動的な挙動を示す試料を拘束する手段を備えた観察装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
この観察装置は、試料に密着させられるスタビライザを備え、該スタビライザにより直接試料を押圧して試料の動的挙動を抑制することで、鮮明な画像を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３８６３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の観察装置では、生体の動きを物理的に拘束するため、生体に対して体温変化や、血管、臓器への圧迫などの影響を与えてしまう恐れがある。特に、スタビライザは、その強度確保のために金属等の剛性の高い材質により構成されるが、金属製等のスタビライザを直接試料に密着させると、スタビライザと試料との間で熱の伝達が生じ、生体の体温低下が起こるという問題がある。したがって、試料を生きたまま観察する場合に適切な画像を得ることができないという不都合がある。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、in-vivo観察に代表されるような、動的な挙動を示す試料の観察において、適切かつ鮮明な画像を得ることのできる観察システム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】
【０００６】
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、試料に近接配置される対物ユニットを備える光学装置と、少なくとも該光学装置による観察範囲の周囲において試料に密着させられて、試料の動きを拘束するスタビライザとを備え、前記スタビライザに、試料との間の熱の伝播を防止する伝熱防止手段が備えられている観察システムを提供する。
本発明によれば、スタビライザを試料に密着させることにより、試料が動的に挙動しても、スタビライザの内側に配置される観察範囲の挙動が抑制されるので、対物ユニットと試料との相対距離の変化が低減され、光学装置によりブレのない鮮明な画像を取得することが可能となる。
この場合において、スタビライザに設けられた伝熱防止手段の作動により、密着したスタビライザと試料との間の熱の伝播が防止され、スタビライザを密着させることによる試料の温度変動を抑えることができる。これにより、試料を生きたまま観察する場合においても、試料をより自然な状態に保持して、適正な観察を行うことができる。
【０００７】
上記発明においては、前記伝熱防止手段が、前記スタビライザを加温する加温手段からなることとしてもよい。
このようにすることで、加温手段の作動によりスタビライザ自体を所望の温度、例えば試料と同じ温度に設定することができる。これにより、スタビライザと試料との接触による試料の温度変動を防止できる。
【０００８】
また、上記発明においては、前記スタビライザに接触する試料の温度変化を計測する温度変化計測手段が備えられていることとしてもよい。
このようにすることで、温度変化計測手段により試料の温度をモニタリングしつつ、スタビライザ自体を加温することにより、スタビライザと試料との接触による試料の温度変動を抑えて、試料Ａの温度を所定の温度に保つことができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記伝熱防止手段が、前記スタビライザの少なくとも試料に密着する密着面に配置された断熱性を有する材料により構成されていることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記密着面に断熱性を有する塗料が被膜されていることとしてもよい。
このように構成することで、スタビライザと試料との間の熱の伝播を抑えて、接触による試料の温度変化を防止できる。
【００１０】
また、上記発明においては、試料を載置するステージを備え、該ステージに載置された試料を加温する加温手段が備えられていることとしてもよい。
このようにすることで、加温手段を作動させてステージを加温することにより、試料全体を温めることができる。例えば、試料が実験小動物等である場合に、観察時に睡眠ガスにより睡眠させると、体温低下が生ずるので、ステージの加温手段により試料を加温することにより、試料の健全性を維持することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記スタビライザが試料に密着させられる先端部と、該先端部を支持するアーム部とを備え、該アーム部の試料に接触する部位に、試料との間の熱の伝播を防止する断熱部材を備えることとしてもよい。
このようにすることで、試料に密着させられる先端部のみならず、該先端部を支持するアーム部に接触する試料の温度変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、試料の観察範囲の周囲をスタビライザによって抑えた状態で観察を行うので、試料のブレが抑えられた鮮明な画像を得ることができる。さらに、スタビライザを試料に密着させることによる試料の温度変動を抑え、試料をより自然に近い状態に維持しつつ適正な観察を行うことができると言う効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の第１の実施形態に係る観察システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る観察システム１は、図１に示すように、実験小動物等を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓等の各種臓器等の試料Aを載置するステージ２と、該ステージ２上に配置され、ステージ２上の試料Ａに対向配置させられ、所定の深さの焦点深度を有する対物ユニット３を備える光学装置４と、光学装置４の近傍に配置されたスタビライザ５と、該スタビライザ５の動作範囲を制限する動作制限手段１１とを備えている。
【００１４】
前記ステージ２は、調整ダイヤル６を備え、該調整ダイヤル６を操作することにより、水平２方向、例えば、Ｘ，Ｙ方向に試料を移動させることができるようになっている。前記光学装置４は、ベース７から鉛直方向に延びる支柱８に、昇降機構９により上下動可能に取り付けられている。対物ユニット３を鉛直下方に向けて配置することにより、ステージ２上の試料Ａを観察することができる。また、昇降機構９を作動させることにより対物ユニット３を試料Ａに対して近接・離間させ、ピントを調節することができるようになっている。
【００１５】
前記スタビライザ５は、同じくベース７から鉛直方向に延びる支柱１０に、昇降機構１１により上下動可能に取り付けられたアーム５ａと、該アーム５ａの先端に配置される先端部５ｂと、アーム５ａに接続されたチューブ１２を介して空気を吸引する吸引ポンプ１３とを備えている。
先端部５ｂは図２に示されるように円環状に形成されている。先端部５ｂを試料に密着させ、円の内側に対物ユニット３による観察範囲Ｂ（図中鎖線）が配置されるようになっている。
【００１６】
アーム５ａおよび先端部５ｂは中空構造になっている。先端部５ｂの下面には、図３に示されるように、複数の吸引穴１5が設けられている。吸引ポンプ１３が作動させられると、吸引穴１5から吸い込まれた空気が先端部５ｂ、アーム５ａおよびチューブ12を介して吸引されるようになっている。すなわち、先端部5b下面の全ての吸引穴１5を塞ぐように、先端部５ｂを試料Ａに接触させた状態で吸引ポンプ１３を作動させることにより、先端部５ｂ、アーム５ａおよびチューブ１２内が大気圧よりも低い低圧状態となり、先端部５ｂと試料Ａとが吸着状態に維持されるようになっている。
【００１７】
本実施形態に係る観察システム１においては、図３および図４に示されるように、スタビライザ５の先端部５ｂにヒーター等の加温装置１７が設けられている。加温装置１７は、ニクロム線等の通電することで発熱する部材で構成されている。そして、加温装置１７は、図９に示されるように、スタビライザ５を介して温度制御部１４に接続されており、温度制御部１４の制御により加温装置１７が作動して、スタビライザ５が所望の温度に加温されるようになっている。
【００１８】
さらに、先端部５ｂの下面には、図３に示されるように、サーミスタ１６が、加温装置１７の熱を直接感知しないよう加温装置１７から充分に離れた位置に取り付けられている。サーミスタ１６は、図４に示されるように、スタビライザ５にて試料Ａを拘束する際に、試料Ａに密着するように配置されている。そして、サーミスタ１６は、図９に示されるように、スタビライザ５を介して温度制御部１４に接続されており、温度による抵抗変化を計測することで試料Aの温度をモニタリングできるようになっている。
【００１９】
このように構成された本実施形態に係る観察システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る観察システム１を用いて、実験小動物等の試料Ａを観察するには、まず、図２に示されるように、実験小動物等の外皮Ｃを切開して、臓器等の試料Ａを露出させた上で、昇降機構１１を作動させてスタビライザ５を下降させ、スタビライザ５の先端部５ｂを試料Ａの表面に密着させる。次いで、吸引ポンプ１３を作動させ、チューブ１２およびアーム５ａ内の空気を吸引し、吸引穴１5によって試料Ａを吸着させる。そして、この状態で、光学装置４の対物レンズ３をスタビライザ５の先端５ｂの円内に配置された観察範囲Ｂに近接させて焦点合わせを行い、光学装置４により観察を行う。
【００２０】
本実施形態に係る観察システム１によれば、スタビライザ５に吸着された試料Ａの表面の動的挙動がスタビライザ５によって抑制される。したがって、スタビライザ５により動的挙動が抑制された円内の観察範囲Ｂを光学装置４によって観察し、ブレのない鮮明な画像を取得することができる。
【００２１】
この場合において、本実施形態に係る観察システム１によれば、スタビライザ５に設けられた加温装置１７の作動により、スタビライザ５自体を所望の温度、例えば試料Aと同じ温度に設定することができる。これにより、スタビライザを試料Aに密着させることによる試料Aの温度変動を防止できる。その結果、試料Aを生きたまま観察する場合においても、試料Aをより自然な状態に保持して、適正な観察を行うことができる。
さらに、スタビライザ５を加温することにより、スタビライザ５と密着する試料Ａの表面の温度を、観察条件に応じて任意に設定することが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態に係る観察システム１によれば、サーミスタ１６で試料Ａの表面の温度をモニタリングすることにより、スタビライザを試料Aに密着させることによって生じる試料Aの温度変動を迅速に察知できる。そして、試料Aの温度変動を察知した場合に、計測された温度変化量を基に加温装置１７を作動させて、スタビライザ自体を加温することにより、温度変動を抑えて試料Ａを観察開始時の状態に保つことができる。
【００２３】
なお、本発明に係る観察システム１は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の構成を採用することができる。
すなわち、上記実施形態においては、スタビライザ５の先端部５ｂに吸引穴１５を設けて、試料Ａを吸着固定し、試料Ａに対する負担を軽減することとしたが、これに代えて、試料Ａの動的挙動の変動分が比較的小さい場合には、吸引穴１５を設けることなく、押し付け圧力のみで試料Ａの動的挙動を抑制することにしてもよい。
【００２４】
また、上記実施形態においては、スタビライザ５の先端部５ｂを円環状に形成したが、先端部５ｂの形状としては特に限定されるものではなく、Ｕ字状等の任意の形状を採用することができる。
また、上記実施形態においては、先端部５ｂに加温装置を設けることにより試料Ａの温度変動を防止することとしたが、これとともに、先端部５ｂを支持するアーム部５ａの試料に接触させられる表面にセラミック塗料の様な断熱性を有する塗料からなる被膜（断熱部材：図示略）を形成しておいてもよい。
【００２５】
また、上記実施形態においては、温度計測手段としてサーミスタ１６を用いたが、これに限定されるものではなく、熱電対等の他の温度計測手段を採用してもよい。
また、上記実施形態においては、観察装置４とスタビライザ５とをそれぞれ別個の支柱８，１０に昇降可能に取り付けることにより別体としたが、スタビライザ５を対物ユニット３と一体的に構成することにしてもよい。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る観察システムについて、図５〜図７を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察システム１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
本実施形態に係る観察システム２０は、第１の実施形態に係る観察システム１がスタビライザ５の先端部５ｂに加温装置１７を備えていたのに対し、先端部５ｂの下面が、図６および図７に示されるように、例えば、セラミック塗料のような断熱性を有する塗料２１によって被膜されている点で相違している。
【００２８】
このように構成された本実施形態に係る観察システム２０によれば、図７に示されるように、観察時にはスタビライザの先端部５ｂではなく、断熱塗料２１が試料Ａに密着することとなるので、スタビライザ５と試料Ａとの間の熱の伝播を抑えることができる。したがって、第１の実施形態に係る観察システム１と同様に、スタビライザ５を試料Aに密着させることによる試料Aの温度変動を防止できる。その結果、試料Aを生きたまま観察する場合においても、試料Aをより自然な状態に保持して、適正な観察を行うことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態においては、先端部５ｂの下面が断熱塗料２１によって被膜された場合を例示して説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示されるように、先端部５ｂの下面に、例えば硬質ウレタンフォームのような高い断熱効果を有する材料２２を備えることとしてもよい。また、スタビライザ５自体を断熱性を有する材料により形成することとしてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、図５に示されるように、試料Aを載置するステージ２に、ヒーター等の加温装置１７を設けることが好ましい。加温装置１７は、図１０に示されるように、温度制御部１４に接続されており、温度制御部１４の制御により加温装置１７が作動して、ステージ２が所望の温度に加温されるようにしておけばよい。
【００３１】
このように構成することで、加温装置１７を作動させてステージ２を加温して、ステージ２の上に載置されている試料Ａ全体を温めることができる。例えば、試料が実験小動物等である場合に、観察時に睡眠ガスにより睡眠させると、体温低下が生ずるが、試料Ａ全体を温めることにより、試料Ａの健全性を維持することができる。
【００３２】
さらに、サーミスタ１６により試料Ａの温度をモニタリングしつつ、計測された温度変化量を基に加温装置１７を作動させてステージ２を加温することで、試料Ａの温度を精度よく所望の温度に設定することができる。また、試料Ａの温度を観察条件に応じて任意に設定することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学装置観察システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の光学装置観察システムにおける対物ユニットとスタビライザとの関係を示す斜視図である。
【図３】図２のスタビライザの先端部の構造を示す底面図である。
【図４】図２のスタビライザの先端部の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る光学装置観察システムを示す全体構成図である。
【図６】図５のスタビライザの先端部の構造を示す底面図である。
【図７】図５のスタビライザの先端部の構造を示す断面図である。
【図８】図５のスタビライザの変形例を示す断面図である。
【図９】図１の光学装置観察システムにおけるサーミスタ、加温装置および温度制御部の関係を説明するフローチャート図である。
【図１０】図５の光学装置観察システムにおけるサーミスタ、加温装置および温度制御部の関係を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  試料
Ｂ  観察範囲
１，２０  観察システム
２  ステージ
３  対物ユニット
４  光学装置
５  スタビライザ
１４  温度制御部
１６  サーミスタ（温度変化計測手段）
１７  加温装置（伝熱防止手段）
２１  断熱塗料（伝熱防止手段）
２２  断熱材料（伝熱防止手段）
【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】
2008242242.tif 000010
【図９】
2008242242.tif 000011
【図１０】
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