(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光を照射された観察対象からの光を検出する光検出部と、
前記観察対象を有する被験体に装着されるマウント部と、
前記発光部及び前記光検出部を保持し、前記マウント部に着脱自在に装着される保持部と、
前記発光部が出射した光を前記観察対象に導く照明光学系と、
前記観察対象からの光を前記光検出部に導く観察光学系と、
を備え、
前記保持部は、前記発光部及び前記光検出部の相対的な位置関係が固定されるように、前記発光部及び前記光検出部を保持し、
前記保持部を前記マウント部に装着することで、前記保持部及び前記マウント部の相対的な位置関係が定められ、
前記照明光学系は、前記発光部が出射した光を拡散するための拡散部材を有し、
前記照明光学系の光軸及び前記観察光学系の光軸のなす角度は、０°超９０°以下である、
光検出装置。
【請求項２】
前記保持部及び前記マウント部の少なくとも一方は、前記保持部が前記マウント部に装着されたときに、前記保持部及び前記マウント部の相対的な位置関係を定める位置決め部を有する、
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記マウント部の内部には、前記マウント部を貫通する空洞又は導光部材が配され、
前記発光部は、前記発光部からの光が、前記空洞又は前記導光部材を通過し、前記マウント部の前記観察対象に対向する面から出射して、前記観察対象に到達するように配され、
前記光検出部は、前記観察対象からの光が、前記マウント部の前記観察対象に対向する面から前記空洞又は前記導光部材に入射し、前記空洞又は前記導光部材を通過して、前記光検出部に到達するように配される、
請求項１又は請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記発光部及び前記光検出部の相対的な位置関係は、前記発光部からの光が前記空洞又は前記導光部材の内部で反射した反射光が、前記光検出部に直接到達しないように決定される、
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記マウント部の内部には、前記空洞が配され、
前記発光部及び前記光検出部の少なくとも一方は、前記空洞の内部に配される、
請求項３又は請求項４に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記マウント部の内部には、前記空洞が配され、
前記マウント部は、前記マウント部の外部から前記空洞の内部に器具を挿入するための開口が形成される、
請求項３から請求項５までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記光検出部は、前記発光部が出射した光により励起された観察対象からの蛍光を検出し、
前記光検出装置は、
前記観察対象からの蛍光の光路上に配され、前記観察対象からの蛍光のピーク波長における光の透過率が、前記発光部が出射した光のピーク波長における光の透過率よりも大きい、第１の光学部材をさらに備える、
請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記保持部は、前記発光部が発生させた熱を放熱する放熱部材を有する、
請求項１から請求項７までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記保持部の主要部材の熱伝導率は、前記マウント部の主要部材の熱伝導率よりも大きい、
請求項１から請求項８までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記保持部及び前記マウント部の間に配され、前記保持部から前記マウント部への熱の移動を抑制する断熱部材をさらに備える、
請求項１から請求項９までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記マウント部は、第１の中空柱状部材の外周に、第２の中空柱状部材が一体的に結合した外形を有し、
前記第２の中空柱状部材をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積は、前記第１の中空柱状部材をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積よりも小さく、
前記第１の中空柱状部材の中心軸及び前記第２の中空柱状部材の中心軸のなす角度は、０°超９０°以下であり、
前記第１の中空柱状部材の中空孔及び前記第２の中空柱状部材の中空孔は、前記マウント部の内部で連通している、
請求項１から請求項１０までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記マウント部は、前記第１の中空柱状部材の外周に、複数の前記第２の中空柱状部材が一体的に結合した外形を有し、
前記第１の中空柱状部材の中空部、及び、前記複数の第２の中空柱状部材の中空部のそれぞれは、前記マウント部の内部で連通している、
請求項１１に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記発光部は、前記第２の中空柱状部材の中空部を介して、前記観察対象に光を照射し、
前記光検出部は、前記第１の中空柱状部材の中空部を介して、前記観察対象からの光を受光する、
請求項１１又は請求項１２に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記マウント部は、前記観察対象を有する被験体の表面に固定される、又は、少なくとも一部が被験体の内部に埋設される、
請求項１から請求項１３までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項１５】
前記マウント部は、前記被験体の頭部に装着され、
前記光検出部から出力される情報であって、前記観察対象からの光に関する情報を伝送するケーブルが、前記被験体の後頭部側から、前記光検出部に接続している、
請求項１から請求項１４までの何れか一項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
前記被験体の体重は、２５ｇ以上３５ｇ以下である、
請求項１５に記載の光検出装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までの何れか一項に記載の光検出装置と、
前記発光部を駆動する駆動制御部と、
前記光検出部が検出した光に基づいて生成された検出信号を処理するデータ処理部と、
を備えた、
生体情報取得装置。
【請求項１８】
前記光検出装置を複数備え、
前記複数の光検出装置のそれぞれの前記マウント部は、前記被験体の頭部に装着され、
前記複数の光検出装置により、前記被験体の大脳皮質のほぼ全体が一度に撮像される、
請求項１７に記載の生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及び、生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、生体組織に刺激を与えながら当該生体組織に光を照射し、当該生体組織からの蛍光を撮像することで、当該生体組織内で発生する情報を収集するシステムが研究されている（特許文献１などを参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１２−９５８０３号公報
［非特許文献］
［非特許文献１］ Kunal K Ghosh et.al., "Miniaturized integration of a fluorescence microscope," NATURE METHODS, October 2011, Vol. 8, No. 10, p. 871-878
［非特許文献２］ A. Paul Alivisatos et.al., "Nanotools for Neuroscience and Brain Activity Mapping," ACS NANO, 2013, Vol. 7, No. 3, p. 1850-1866
［非特許文献３］ Karl Deisseroth et.al., "Engineering Approaches to Illuminating Brain Structure and Dynamics," Neuron, October 30, 2013, Vol. 80, p. 568-577
［非特許文献４］ Elizabeth J.O. Hamel et.al., "Cellular Level Brain Imaging in Behaving Mammals: An Engineering Approach," Neuron, April 8, 2015, Vol. 86, p. 140-159
［非特許文献５］ Yaniv Ziv et.al., "Miniature microscopes for large-scale imaging of neuronal activity in freely behaving rodents," Current Opinion in Neurobiology, 2015, Vol. 32, p. 141-147
［非特許文献６］ Joshua H. Jennings et.al., "Visualizing Hypothalamic Network Dynamics for Appetitive and Consummatory Behaviors," Cell, January 29, 2015, Vol. 160, p. 516-527
［非特許文献７］ J. Nicholas Betley et.al., "Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal," Nature, May 14, 2015, Vol. 521, p. 180-185
［非特許文献８］ Kartikeya Murari et.al., "An Integrated Imaging Microscope for Untethered Cortical Imaging in Freely-moving Animals," 32nd Annual International Conference of the IEEE EMBS, August 31-September 4, 2010, p. 5795-5798
［非特許文献９］ "Simultaneous Multilayer Cortical Imaging with Prism Probes," Inscopix Solutions, Inscopix, 2015, p. 1-4
［非特許文献１０］ Joon Hyuk Park et.al., "Head-mountable high speed camera for optical neural recording," Journal of Neuroscience Methods, 2011, Vol. 201, p. 290-295
［非特許文献１１］ Hang Yu et.al., "Miniaturized optical neuroimaging in unrestrained animals," NeuroImage, 2015, Vol. 113, p. 397-406
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の撮像システムは、小型化されたものであっても、１５ｍｍ×１４ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさと、３ｇ程度の質量を有する。しかしながら、撮像システムのさらなる小型化及び軽量化が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、光検出装置が提供される。上記の光検出装置は、光を出射する発光部を備える。上記の光検出装置は、発光部が出射した光を照射された観察対象からの光を検出する光検出部を備える。上記の光検出装置は、観察対象を有する被験体に装着されるマウント部を備える。上記の光検出装置は、発光部及び光検出部を保持し、マウント部に着脱自在に装着される保持部を備える。上記光検出装置において、保持部は、発光部及び光検出部の相対的な位置関係が固定されるように、発光部及び光検出部を保持する。上記光検出装置において、保持部をマウント部に装着することで、保持部及びマウント部の相対的な位置関係が定められる。
【０００５】
上記の光検出装置は、保持部及びマウント部の少なくとも一方は、保持部がマウント部に装着されたときに、保持部及びマウント部の相対的な位置関係を定める位置決め部を有してよい。上記の光検出装置において、マウント部の内部には、マウント部を貫通する空洞又は導光部材が配されてよい。上記の光検出装置において、発光部は、発光部からの光が、空洞又は導光部材を通過し、マウント部の観察対象に対向する面から出射して、観察対象に到達するように配されてよい。上記の光検出装置において、光検出部は、観察対象からの光が、マウント部の観察対象に対向する面から空洞又は導光部材に入射し、空洞又は導光部材を通過して、光検出部に到達するように配されてよい。上記の光検出装置において、発光部及び光検出部の相対的な位置関係は、発光部からの光が空洞又は導光部材の内部で反射した反射光が、光検出部に直接到達しないように決定されてよい。
【０００６】
上記の光検出装置は、マウント部の内部には、空洞が配され、発光部及び光検出部の少なくとも一方は、空洞の内部に配されてよい。上記の光検出装置は、マウント部の内部には、空洞が配され、マウント部は、マウント部の外部から空洞の内部に器具を挿入するための開口が形成されてよい。
【０００７】
上記の光検出装置において、光検出部は、発光部が出射した光により励起された観察対象からの蛍光を検出してよい。上記の光検出装置は、観察対象からの蛍光の光路上に配され、観察対象からの蛍光のピーク波長における光の透過率が、発光部が出射した光のピーク波長における光の透過率よりも大きい、第１の光学部材をさらに備えてよい。上記の光検出装置は、発光部が出射した光を拡散する、第２の光学部材をさらに備えてよい。
【０００８】
上記の光検出装置において、保持部は、発光部が発生させた熱を放熱する放熱部材を有してよい。上記の光検出装置において、保持部の主要部材の熱伝導率は、マウント部の主要部材の熱伝導率よりも大きくてよい。上記の光検出装置は、保持部及びマウント部の間に配され、保持部からマウント部への熱の移動を抑制する断熱部材をさらに備えてよい。上記の光検出装置は、発光部が出射した光を観察対象に導く照明光学系と、観察対象からの光を光検出部に導く観察光学系とを備えてよく、照明光学系の光軸及び観察光学系の光軸のなす角度は、０°超９０°以下であってよい。
【０００９】
上記の光検出装置において、マウント部は、第１の中空柱状部材の外周に、第２の中空柱状部材が一体的に結合した外形を有してよい。上記の光検出装置において、第２の中空柱状部材をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積は、第１の中空柱状部材をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積よりも小さくてよい。上記の光検出装置において、第１の中空柱状部材の中心軸及び第２の中空柱状部材の中心軸のなす角度は、０°超９０°以下であってよい。上記の光検出装置において、第１の中空柱状部材の中空孔及び第２の中空柱状部材の中空孔は、マウント部の内部で連通していてよい。
【００１０】
上記の光検出装置において、マウント部は、第１の中空柱状部材の外周に、複数の第２の中空柱状部材が一体的に結合した外形を有してよい。上記の光検出装置において、第１の中空柱状部材の中空部、及び、複数の第２の中空柱状部材の中空部のそれぞれは、マウントの内部で連通していてよい。上記の光検出装置において、発光部は、第２の中空柱状部材の中空部を介して、観察対象に光を照射してよい。上記の光検出装置において、光検出部は、第１の中空柱状部材の中空部を介して、観察対象からの光を受光してよい。上記の光検出装置において、マウント部は、観察対象を有する被験体の表面に固定される、又は、少なくとも一部が被験体の内部に埋設されてよい。
【００１１】
本発明の第２の態様においては、生体情報取得装置が提供される。上記の生体情報取得装置は、上記の光検出装置を備える。上記の生体情報取得装置は、発光部を駆動する駆動制御部を備える。上記の生体情報取得装置は、光検出部が検出した光に基づいて生成された検出信号を処理するデータ処理部を備える。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】生体情報収集システム１００のシステム構成の一例を概略的に示す。
【図２】撮像装置１１０の分解組立図の一例を概略的に示す。
【図３】撮像装置１１０の斜視図の一例を概略的に示す。
【図４】撮像装置１１０のシステム構成の一例を概略的に示す。
【図５】マウント部２５０の断面図の一例を概略的に示す。
【図６】断熱部材６５０の一例を概略的に示す。
【図７】中継装置１２０のシステム構成の一例を概略的に示す。
【図８】撮像装置８１０の断面図の一例を概略的に示す。
【図９】撮像装置９１０の断面図の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。
【００１５】
図１は、生体情報収集システム１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、生体情報収集システム１００は、撮像装置１１０と、中継装置１２０と、ジャケット１２２と、情報処理装置１３０とを備える。本実施形態においては、撮像装置１１０を用いて、マウス１０の脳を撮像する場合を例として、生体情報収集システム１００について説明する。生体情報収集システム１００は、例えば、マウス１０の自由行動下での生体組織内で発生する情報を収集する。マウス１０は、被験体の一例であってよい。マウス１０の脳は、観察対象の一例であってよい。生体情報収集システム１００は、生体情報取得装置の一例であってよい。撮像装置１１０は、光検出装置の一例であってよい。
【００１６】
一実施形態において、生体情報収集システム１００は、例えば、マウス１０の細胞に励起光を照射して、当該細胞から放出された蛍光の強度分布に関する情報を取得する。マウス１０の細胞に励起光を照射すると、当該細胞は、当該細胞の活動の程度に応じた強度の蛍光を発する。そのため、細胞から放出された蛍光の強度分布に関する情報を解析することで、細胞の活動の程度に関する情報が得られる。生体情報収集システム１００により収集された情報を利用することにより、例えば、蛍光を発する細胞の移動又は転移に関する過程を、経時的に観察又は監視することができる。
【００１７】
生体情報収集システム１００は、マウス１０の細胞を刺激して、当該刺激に対する応答を観察してもよい。マウス１０の細胞を刺激する方法は特に限定されるものではなく、電極を利用した電気刺激であってもよく、特定の波長の光を利用した光刺激であってもよい。例えば、生体情報収集システム１００は、マウス１０の細胞に対して、刺激光及び励起光を照射して、当該細胞からの蛍光の強度分布に関する情報を取得する。これにより、刺激光の照射に対する細胞の応答をリアルタイムで観察することができる。
【００１８】
他の実施形態において、生体情報収集システム１００は、細胞への刺激光の照射を制御することにより、細胞を活性化させたり、不活性化させたりする。例えば、生体情報収集システム１００は、マウス１０の細胞からの蛍光の強度分布に関する情報を解析して、当該細胞の活動を制御するべく、刺激光の照射条件を決定する。刺激光の照射条件としては、刺激光の波長、強度、照射位置、照射のタイミングなどを例示することができる。生体情報収集システム１００は、決定された照射条件に基づいて、上記の細胞に向かって刺激光を出射する。これにより、細胞の活動を制御することができる。
【００１９】
本実施形態においては、観察対象がマウス１０の脳細胞である場合について説明する。しかしながら、観察対象は、マウス１０の脳細胞に限定されない。他の実施形態において、観察対象は、ヒト以外の動植物の任意の細胞であってもよく、ヒトを含む動植物の任意の細胞であってもよい。上記の細胞は、生体の細胞であってもよく、生体の細胞でなくてもよい。上記の細胞としては、神経細胞、網膜細胞、筋細胞（例えば、心筋細胞である。）、腺細胞などを例示することができる。腺細胞は、外分泌腺の細胞であってよく、甲状腺、松果腺、消化腺、皮脂腺、汗腺などの細胞を例示することができる。上記の細胞は、ホルモン、伝達物質などを放出する組織の細胞であってもよい。
【００２０】
一実施形態において、観察対象たる細胞は、予め遺伝子操作により改変されて、光感受性タンパク質を発現していてもよい。細胞種に特異的なプロモーターを利用して、神経細胞の遺伝子を改変することにより、神経細胞種ごとに異なる種類の遺伝子を発現させてもよい。なお、観察対象たる細胞が、網膜細胞のような、光感受性を有する細胞である場合、細胞の遺伝子改変を行わなくてもよい。また、蛍光計測による観察対象が、内因性の神経活動に依存した血流変化、細胞内のミトコンドリア代謝系のフラビン変化などである場合、細胞の遺伝子改変を行わなくてもよい。
【００２１】
他の実施形態において、観察対象たる細胞の周囲に、光照射により生理活性物質を放出する光感受性ケージド化合物が予め配されていてもよい。光感受性タンパク質又は光感受性ケージド化合物を利用することにより、光の照射のＯＮ／ＯＦＦにより、任意の神経細胞の興奮又は興奮の抑制（興奮の抑制のことを、単に、抑制と称する場合がある。）を制御することができる。
【００２２】
さらに他の実施形態において、観察対象たる細胞には、染色操作又は遺伝子操作などにより、電位感受性色素、イオン指示タンパク質、ｐＨ指示タンパク質などが予め導入されていてもよい。染色操作としては、イオン指示薬、ｐＨ指示薬などによる染色を例示することができる。
【００２３】
電位感受性色素としては、スチリル系色素、サイアニン系色素、オキソノル系色素、ローダミン誘導体などを例示することができる。電位感受性色素を導入された細胞に、励起光を照射すると、当該細胞の膜電位に応じた強度の光を放出する。細胞の膜電位は、細胞の活動状態に応じて変化する。そのため、細胞から放出された光の強度分布を解析することで、細胞の活動状態に関する情報が得られる。
【００２４】
本実施形態においては、観察対象が細胞である場合について説明する。しかしながら、観察・操作対象は細胞に限定されない。他の実施形態において、観察対象又は操作対象が、各種の組織又は生体構成要素であってもよい。上記の組織又は生体構成要素としては、循環器系の血管内の血流、細胞内小器官のミトコンドリア内代謝系などを例示することができる。他の実施形態において、観察対象又は操作対象が、微生物、菌類などであってもよい。
【００２５】
本実施形態によれば、２つの撮像装置１１０が、マウス１０の頭部に固定される。また、中継装置１２０の取り付けられたジャケット１２２が、マウスの胴体に装着される。２つの撮像装置１１０のそれぞれは、その一端がマウス１０の頭部に埋設されており、マウスの脳を撮像することができる。２つの撮像装置１１０のそれぞれの他端は、ケーブルを介して中継装置１２０と接続される。これにより、撮像装置１１０から中継装置１２０にデータを送信したり、中継装置１２０から撮像装置１１０に、撮像装置１１０の制御信号又は駆動電力を提供したりすることができる。
【００２６】
本実施形態において、撮像装置１１０は、観察対象に光を照射する照明光学系と、観察対象からの光を観察する観察光学系とを備える。例えば、マウス１０の細胞に励起光を照射すると、当該細胞は、当該細胞の活動の程度に応じた強度の蛍光を発する。撮像装置１１０は、照明光学系を利用して、マウス１０の細胞を刺激する刺激光を照射してもよい。これにより、細胞を活性化させたり、不活性化させたりすることができる。
【００２７】
本実施形態においては、生体情報収集システム１００が２つの撮像装置１１０を有する場合について説明した。しかしながら、生体情報収集システム１００は本実施形態に限定されない。生体情報収集システム１００は、単一の撮像装置１１０を有してもよく、３以上の撮像装置１１０を有してもよい。また、本実施形態においては、複数の撮像装置１１０が、マウス１０の頭部に装着される場合について説明した。しかしながら、撮像装置１１０の装着場所は本実施形態に限定されない。例えば、複数の撮像装置１１０が、マウス１０の頭部と、マウス１０の胴体とに装着されてもよい。
【００２８】
本実施形態において、中継装置１２０は、撮像装置１１０及び情報処理装置１３０の間における、情報及び電力の少なくとも一方の送受を中継する。例えば、中継装置１２０は、撮像装置１１０から受信したデータを処理して、画像データを生成する。中継装置１２０は、上記の画像データを情報処理装置１３０に送信する。また、中継装置１２０は、情報処理装置１３０から受信した命令に基づいて、撮像装置１１０を制御してもよい。中継装置１２０及び情報処理装置１３０の間の通信は、有線通信であってもよく、無線通信であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。
【００２９】
情報処理装置１３０は、撮像装置１１０からのデータを処理したり、記憶したりする。情報処理装置１３０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インターフェースなどを有するデータ処理装置と、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、マイク、各種センサなどの入力装置と、表示装置、スピーカなどの出力装置と、メモリ、ＨＤＤなどの記憶装置とを備える。情報処理装置１３０としては、サーバ、パーソナルコンピュータ、携帯端末などを例示することができる。携帯端末としては、携帯電話、スマートホン、ＰＤＡ、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどを例示することができる。
【００３０】
図２及び図３を用いて、撮像装置１１０の詳細について説明する。図２は、撮像装置１１０の分解組立図の一例を概略的に示す。図３は、撮像装置１１０の斜視図の一例を概略的に示す。図３は、カバー２３０及びマウント部２５０が結束バンド３８０により固定された状態の一例を示す。
【００３１】
本実施形態において、撮像装置１１０は、カメラユニット２１０と、光学フィルタ２１４と、発光ユニット２２０と、光拡散部材２２４と、カバー２３０と、シール部材２４０と、マウント部２５０と、観察窓２７０とを備える。本実施形態において、カメラユニット２１０にはケーブル２１２が接続され、発光ユニット２２０にはケーブル２２２が接続される。カバー２３０には、カバー２３０の一部を貫通する開口２３２が形成される。カバー２３０の外縁部には、１又は複数の突出部３３２が配され、マウント部２５０の外縁部には、１又は複数の突出部３５２が配される。マウント部２５０は、中空部材２５２及び中空部材２５４を有する。また、マウント部２５０には、開口２６２、開口２６４及び開口２６６が形成される。
【００３２】
カメラユニット２１０は、光検出部の一例であってよい。発光ユニット２２０は、発光部の一例であってよい。カバー２３０は、保持部の一例であってよい。光学フィルタ２１４は、第１の光学部材の一例であってよい。光拡散部材２２４は、第２の光学部材の一例であってよい。中空部材２５２は、第１中空柱状部材の一例であってよい。中空部材２５４は、第２中空柱状部材の一例であってよい。突出部３３２及び突出部３５２は、位置決め部の一例であってよい。
【００３３】
本実施形態において、カメラユニット２１０は、発光ユニット２２０が出射した光を照射された観察対象からの光を検出する。カメラユニット２１０は、観察対象からの光の強度分布に関する情報を取得してもよい。カメラユニット２１０は、発光ユニット２２０が出射した光により励起された観察対象が発する蛍光を検出してもよい。上記の蛍光は、観察対象からの光の一例であってよい。カメラユニット２１０は、フォトダイオード、イメージセンサなどの受光素子を有してよい。イメージセンサとしては、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどを例示することができる。
【００３４】
本実施形態において、カメラユニット２１０は、ケーブル２１２及び中継装置１２０を介して、観察対象からの光に関する情報を情報処理装置１３０に送信する。カメラユニット２１０は、中継装置１２０又は情報処理装置１３０からの命令に基づいて動作してよい。カメラユニット２１０は、中継装置１２０から電力を供給されてよい。
【００３５】
本実施形態において、カメラユニット２１０は、カバー２３０の一方の面に取り付けられる。ケーブル２１２は、カメラユニット２１０及びカバー２３０の一方の面の間に配されてよい。ケーブル２１２は、カバー２３０の他方の面に配されてもよい。
【００３６】
本実施形態において、観察対象からの光は、マウント部２５０に配された観察窓２７０を介して、マウント部２５０の内部に配された空洞又は導光部材に入射する。なお、観察窓２７０は、マウント部２５０の観察対象に対向する面に配される。また、空洞又は導光部材は、マウント部２５０を貫通するように配される。その後、観察対象からの光は、上記の空洞又は導光部材を通過して、カメラユニット２１０に到達する。マウント部２５０の内部に上記の空洞が形成されている場合、カメラユニット２１０は、上記の空洞の内部に配されてもよい。
【００３７】
本実施形態において、光学フィルタ２１４は、波長選択性を有し、観察対象からの光の光路上に配される。光学フィルタ２１４は、カメラユニット２１０の光軸上に配されてもよい。一実施形態に係る光学フィルタ２１４において、観察対象からの蛍光のピーク波長における光の透過率は、発光ユニット２２０が出射する光のピーク波長における光の透過率よりも大きい。
【００３８】
撮像装置１１０を用いて観察対象からの蛍光を観察する場合、発光ユニット２２０が出射した光が、マウント部２５０の内部、観察窓２７０、マウス１０の細胞などに反射して、カメラユニット２１０に到達する可能性がある。上記のとおり、発光ユニット２２０の光は蛍光観察の邪魔になるが、観察対象からの光の光路上に光学フィルタ２１４を配置することにより、観察対象からの蛍光を精度よく観察することができる。
【００３９】
本実施形態において、発光ユニット２２０は光を出射する。発光ユニット２２０は、中継装置１２０又は情報処理装置１３０からの命令に基づいて、出射する光の波長、強度、照射位置、及び、照射のタイミングの少なくとも１つを調整してもよい。
【００４０】
発光ユニット２２０は、レーザダイオード、ＬＥＤ、有機ＥＬなどの光源を有してよい。発光ユニット２２０は、１又は複数の光源を有してもよい。発光ユニット２２０は、ピーク波長が異なる複数の光源を有してもよい。例えば、発光ユニット２２０は、励起光用の光源と、刺激光用の光源とを有する。発光ユニット２２０は、観察対象中の複数の要素のそれぞれに対応する１又は複数の励起光用の光源を有してもよく、観察対象中の複数の要素のそれぞれに対応する１又は複数の刺激光用の光源を有してもよい。
【００４１】
光源は、レーザダイオードであってもよい。レーザダイオードは、パッケージ型のレーザダイオードであってもよく、レーザダイオードのベアチップであってもよい。光源としてレーザダイオードを用いた場合には、光源としてＬＥＤ又は有機ＥＬを用いた場合と比較して、観察対象からの光の強度を大きくすることができる。これにより、小型のカメラユニットを用いることができる。また、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。その結果、例えば、蛍光イメージングに特に適した小型の撮像装置を提供することができる。
【００４２】
本実施形態において、発光ユニット２２０は、カバー２３０の開口２３２を覆うように、カバー２３０の一方の面に取り付けられる。これにより、その一端が発光ユニット２２０に接続されたケーブル２２２の他端を、開口２３２を通して、カバー２３０の他方の面の側に引き出すことができる。また、塵、液体などが、開口２３２からマウント部２５０の内部に侵入することを抑制できる。
【００４３】
本実施形態において、発光ユニット２２０が出射した光（発光ユニット２２０からの光と称する場合がある。）は、マウント部２５０の内部に配された空洞又は導光部材を通過して、観察窓２７０から出射する。その後、観察対象に到達して、観察対象を照射する。マウント部２５０の内部に上記の空洞が形成されている場合、発光ユニット２２０は、上記の空洞の内部に配されてもよい。
【００４４】
本実施形態において、光拡散部材２２４は、発光ユニット２２０が出射した光を拡散する。これにより、照射ムラを抑制して、観察対象の広い範囲に光を照射することができる。本実施形態において、光拡散部材２２４は、発光ユニット２２０が出射した光の光路上に配される。光拡散部材２２４は、発光ユニット２２０の光軸上に配されてもよい。光拡散部材２２４としては、ＬＳＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を例示することができる。
【００４５】
本実施形態において、カバー２３０は、マウント部２５０に着脱自在に装着される。カバー２３０は、例えば、マウント部２５０の開口２６２及び開口２６４を塞ぐように、マウント部２５０に装着される。これにより、塵、液体などが、開口２６２及び開口２６４からマウント部２５０の内部に侵入することを抑制する。開口２６２及び開口２６４は連結されて、単一の開口を形成していてもよい。開口２６２及び開口２６４は同一の平面上に形成されていてもよく、異なる平面上に形成されていてもよい。
【００４６】
本実施形態において、カバー２３０の外縁部には１又は複数の突出部３３２が配されており、１又は複数の突出部３３２のそれぞれは、マウント部２５０に配された１又は複数の突出部３５２のうち、対応する突出部３５２と連結される。突出部３３２及び突出部３５２の連結方法は特に限定されない。突出部３３２及び突出部３５２は、結束バンド３８０などの結束部材を用いて連結されてもよく、嵌め合いにより連結されてもよい。カバー２３０及びマウント部２５０の連結方法の他の例としては、ネジによる締結、クリップによる固定、再脱着可能な接着などを例示することができる。これにより、カバー２３０がマウント部２５０に装着されたときに、マウント部２５０に対して、カバー２３０を位置決めすることができる。その結果、カバー２３０及びマウント部２５０の相対的な位置関係を定めることができる。
【００４７】
本実施形態において、カバー２３０は、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０を保持する。カバー２３０は、例えば、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０の相対的な位置関係が固定されるように、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０を保持する。カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０の相対的な位置関係は、発光ユニット２２０からの光がマウント部２５０の空洞又は導光部材の内部で反射した反射光が、直接、カメラユニット２１０に到達しないように決定されてよい。
【００４８】
これにより、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０をカバー２３０に取り付けることで、発光ユニット２２０が光を出射する位置及び方向と、カメラユニット２１０が光を受光する位置及び方向とを固定することができる。そのため、本実施形態によれば、観察対象、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０を、再現性良く位置決めすることができる。その結果、バラつきが少なく、精度の高いデータを取得することができる。
【００４９】
例えば、複数のマウント部２５０と、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０が取り付けられたカバー２３０とを用意する。また、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０が取り付けられたカバー２３０とは別に、複数のマウント部２５０のそれぞれに対応する複数の第２のカバーを用意する。第２のカバーは、開口２６２及び開口２６４を塞ぐことができればよく、その構造及び材質は特に限定されない。例えば、第２のカバーは、開口２３２が形成されていない点を除いて、カバー２３０と同様の形状を有する。
【００５０】
次に、複数のマウスのそれぞれに、複数のマウント部２５０のそれぞれを取り付けた後、複数のマウスの飼育を開始する。このとき、複数のマウント部２５０のそれぞれには、第２のカバーが取り付けられている。その後、適切な時期に、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０が取り付けられたカバー２３０を使用して、複数のマウスの脳を、順番に観察する。より具体的には、まず、被験体となるマウスのマウント部２５０から第２のカバーを取り外して、第２のカメラユニット２１０及び発光ユニット２２０が取り付けられたカバー２３０をマウント部２５０に装着する。次に、情報処理装置１３０を介して撮像装置１１０を操作して、マウス１０の脳の様子を観察する。
【００５１】
本実施形態によれば、上記の作業を、複数のマウスのそれぞれに対して実施することで、同一のカメラユニット２１０及び発光ユニット２２０を利用して、複数のマウスの脳を容易に観察することができる。その結果、バラつきが少なく、精度の高いデータを取得することができる。なお、他の実施形態において、複数のマウント部２５０のそれぞれに対応するカバー２３０を用意して、複数のマウスの脳を同時に観察してもよい。
【００５２】
カバー２３０は、発光ユニット２２０から観察対象への伝熱を抑制してもよい。これにより、例えば、観察対象の死滅又は変質を抑制することができる。一実施形態によれば、カバー２３０は、発光ユニット２２０が発生させた熱を放熱する放熱部材を有する。放熱部材としては、金属製の放熱板を例示することができる。カバー２３０が、放熱板として機能してもよい。
【００５３】
他の実施形態によれば、カバー２３０の主要部材の熱伝導率が、マウント部２５０の主要部材の熱伝導率よりも大きくなるように、カバー２３０の主要部材の材料が決定される。主要部材は、重量、体積及び表面積の少なくとも１つにおいて５０％を超える割合を占める部材であってよい。カバー２３０においてマウント部２５０と接触する部分の材料の熱伝導率が、マウント部２５０においてカバー２３０と接触する部分の材料の熱伝導率よりも大きくなるように決定されてもよい。
【００５４】
さらに他の実施形態において、カバー２３０及びマウント部２５０の間の少なくとも一部に、カバー２３０の主要部材の材料よりも熱伝導率の小さな断熱材料が配されてもよい。これにより、カバー２３０及びマウント部２５０の間の総括伝熱係数を小さくすることができる。その結果、発光ユニット２２０で発生した熱のマウント部２５０への伝導が抑制される。
【００５５】
本実施形態において、シール部材２４０は、カバー２３０及びマウント部２５０の間に配され、カバー２３０及びマウント部２５０の隙間を封止する。これにより、マウント部２５０の内部に、塵、液体などが侵入することを抑制できる。シール部材２４０は、開口２６２及び開口２６４の外周形状に合ったリング状の形状を有してよい。シール部材２４０は、カバー２３０の主要部材よりも熱伝導度の小さな材料を含んでよい。これにより、発光ユニット２２０で発生した熱が、カバー２３０を介してマウント部２５０に伝導することを抑制することができる。
【００５６】
本実施形態において、マウント部２５０は、カバー２３０と対向する側の端部に、断熱部材を有する。断熱部材は、カバー２３０及びマウント部２５０が接触する部分に配され、カバー２３０からマウント部２５０への熱の移動を抑制する。断熱部材の熱伝導度は、例えば、カバー２３０の主要部材の熱伝導度よりも小さい。断熱部材は、ゴム、セラミック、多孔体などの熱伝導度の小さな材料であってよい。断熱部材は、エアロゾルなどの透明断熱材料を含んでもよい。
【００５７】
本実施形態において、マウント部２５０は、マウス１０に装着される。一実施形態において、マウント部２５０は、マウス１０の表面に固定されてもよく、マウント部２５０の少なくとも一部がマウス１０の内部に埋設されてもよい。マウント部２５０の一部がマウス１０の体内に埋設される場合、マウス１０の体内に埋設される部分の長さは１ｃｍ以下であってよく、５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、侵襲を抑制することができる。
【００５８】
他の実施形態において、マウント部２５０を、侵襲的に埋植してもよい。このとき、被験体の表面の組織の一部が除去されてもよい。これにより、被験体の表面に段差が形成されるので、低侵襲性の埋植を実現することができる。例えば、マウント部２５０をマウス１０の脳に埋植する場合に、脳の表層の大脳皮質を除去した後、当該箇所にマウント部２５０の一端を刺入してよい。
【００５９】
本実施形態において、観察窓２７０は、マウント部２５０の観察対象と対向する面に配される。観察窓２７０は、マウント部２５０の内部に、塵、液体などが侵入することを防止する。観察窓２７０は、発光ユニット２２０が出射する光に対して透明であってよい。観察窓２７０は、発光ユニット２２０が出射する光のピーク波長における透過率が８０％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が８５％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９０％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９５％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９８％を超える材料により構成されてもよい。
【００６０】
観察窓２７０は、観察対象からの光に対して透明であってよい。観察窓２７０は、観察対象からの光のピーク波長における透過率が８０％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が８５％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９０％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９５％以上の材料により構成されてもよく、当該透過率が９８％を超える材料により構成されてもよい。
【００６１】
本実施形態において、単一のカメラユニット２１０と、単一の発光ユニット２２０とが、カバー２３０に取り付けられる場合を例として、撮像装置１１０の一例を説明した。しかしながら、撮像装置１１０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、カバー２３０に、複数のカメラユニット２１０が取り付けられてよい。また、カバー２３０に、複数の発光ユニット２２０が取り付けられてもよい。
【００６２】
本実施形態において、発光ユニット２２０が、光拡散部材２２４を介して観察対象を照明する場合を例として、撮像装置１１０の一例を説明した。しかしながら、撮像装置１１０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、発光ユニット２２０が適切な配光を有する場合には、撮像装置１１０は光拡散部材２２４を有しなくてもよい。本実施形態において、カメラユニット２１０が、光学フィルタ２１４を介して観察対象からの光を検出する場合を例として、撮像装置１１０の一例を説明した。しかしながら、撮像装置１１０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、撮像装置１１０は光学フィルタ２１４を有しなくてもよい。
【００６３】
図４は、撮像装置１１０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、観察光学系４０２は、カメラユニット２１０及び光学フィルタ２１４を有する。カメラユニット２１０は、イメージセンサ４１２と、レンズユニット４１４とを含む。また、照明光学系４０４は、発光ユニット２２０及び光拡散部材２２４を有する。
【００６４】
観察光学系４０２は、観察対象からの光をカメラユニット２１０に導くものであればよく、その構成は特に限定されない。観察光学系４０２は、レンズ、フィルタ、光ファイバ、光導波路、ミラー、プリズム、光路長調整部材などの任意の光学部材を有してよい。照明光学系４０４は、発光ユニット２２０が出射した光を観察対象に導くものであればよく、その構成は特に限定されない。照明光学系４０４は、レンズ、フィルタ、光ファイバ、光導波路、ミラー、プリズム、光路長調整部材、光拡散板などの任意の光学部材を有してよい。
【００６５】
観察光学系４０２の光軸４１、及び、照明光学系４０４の光軸４２のなす角度θは、０°超９０°以下であってよい。角度θは、例えば、照射領域の照度均一性の担保と、観察光学系の画角内に入射する正反射成分の抑制とを考慮して決定される。角度θを小さくするほど、照明領域の均一性及び照射光の効率が向上する。また、撮像装置１１０を小型化することもできる。一方、角度θを大きくするほど、正反射光が観察光学系の画角内に入射しにくくなり、撮像画角を大きくすることができる。
【００６６】
角度θは、観察光学系の光軸方向におけるマウント部２５０の長さを考慮して決定されてもよい。観察光学系の光軸方向におけるマウント部２５０の長さが長くなるほど、撮像画角が小さくなる。そのため、観察対象の照度均一性を担保しつつ、観察光学系の画角内に入射する正反射光を抑制するために要求される角度θの値も小さくなる。一方、上記のマウント部２５０の長さが短くなるほど、撮像画角が大きくなる。そのため、観察対象の照度均一性を担保しつつ、観察光学系の画角内に入射する正反射光を抑制するために要求される角度θの値も大きくなる。
【００６７】
角度θは、好ましくは１０°以上６０°以下であり、より好ましくは１５°以上４５°以下であり、さらに好ましくは２０°以上４０°以下である。一実施形態によれば、角度θは、２５°以上３５°以下である。角度θは３０°であってもよい。これにより、観察対象の照度均一性を担保しつつ、観察光学系の画角内に入射する正反射光を抑制することができる。また、観察対象に対して、斜め上方又は横方向から光を照射することができる。そのため、同軸落射照明を用いる場合と比較して、撮像装置１１０を簡素化することができる。その結果、撮像装置１１０を小型化及び軽量化することができる。
【００６８】
なお、本実施形態において、中継装置１２０は、過負荷防止部材４５０を介して、ケーブル４５２と接続される。過負荷防止部材４５０としては、バネ、ゴム、ストッパを有するリールのような伸張部材、マグネット式のケーブル接続部材のような着脱自在な接続部材などを例示することができる。これにより、何らかの原因によりケーブル４５２が引っ張られた場合に、マウス１０、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０の少なくとも１つの損傷を防止することができる。
【００６９】
図５は、マウント部２５０の断面図の一例を概略的に示す。図５における点線の円内に、カバー２３０がマウント部２５０に装着された状態における、カバー２３０及びマウント部２５０の接続部分の一部の拡大図を示す。本実施形態において、マウント部２５０は、中空部材２５２の外周に、中空部材２５４が一体的に結合した外形を有する。中空部材２５２及び中空部材２５４は、中空の柱状の形状を有してよい。例えば、カメラユニット２１０は、中空部材２５２の中空孔を介して、観察対象からの光を受光する。発光ユニット２２０は、中空部材２５４の中空孔を介して、観察対象に光を照射する。中空部材２５２の中心軸及び中空部材２５４の中心軸のなす角度は、０°超９０°以下であってよい。
【００７０】
中空部材２５２及び中空部材２５４は、遮光性を有してもよい。これにより、マウント部２５０の内部に入射する外部光の強度を低減することができる。中空部材２５２及び中空部材２５４の内面には、発光ユニット２２０が出射する光を吸収する光吸収材料がコーティングされていてもよい。光吸収材料がマウント部２５０の内部の反射光を吸収することにより、当該反射光によるノイズを軽減することができる。
【００７１】
中空部材２５４をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積は、中空部材２５２をその延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面積よりも小さくてよい。中空部材２５２及び中空部材２５４を、その延伸方向に垂直な面で切断した場合の断面の形状は、特に限定されない。上記の断面の形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、多角形であってもよく、より複雑な幾何形状であってもよい。
【００７２】
本実施形態において、中空部材２５２の中空孔及び中空部材２５４の中空孔は、マウント部２５０の内部で連通し、一体として空洞５０２を形成する。中空部材２５２の中空孔及び中空部材２５４の中空孔は、マウント部２５０の内部で仕切られることなく連通してよい。これにより、空洞５０２の内部の空間を有効に利用することができる。その結果、撮像装置１１０をより小型化することができる。例えば、カバー２３０がマウント部２５０に装着された場合に、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０の少なくとも一方を空洞５０２の内部に収容することができる。なお、中空部材２５４の中空孔の内部に、発光ユニット２２０が収容されるように構成されてよい。
【００７３】
また、マウント部２５０の内部の空洞５０２には、発光ユニット２２０が出射した光の進行方向を変更するための光学部材が配されないことが好ましい。上記の光学部材としては、ミラー、プリズムなどを例示することができる。これにより、撮像装置１１０の構造を簡素化することができる。その結果、撮像装置１１０をさらに小型化及び軽量化することができる。
【００７４】
一実施例として、空洞５０２の内部に光学部材が配されておらず、カバー２３０がマウント部２５０に装着された場合に、カメラユニット２１０及び発光ユニット２２０が空洞５０２の内部に収容されるように構成されたマウント部２５０を作製した。これにより、発光ユニット２２０としてパッケージ型のレーザダイオードを用いた場合であっても、外形が１０ｍｍ未満×１０ｍｍ未満×１０ｍｍ未満であり、質量が１ｇ未満である撮像装置１１０を作製することができた。また、撮像装置１１０及び中継装置１２０の合計質量が約０．９ｇと非常に軽量な撮像システムを構成することができた。上記の撮像システムによれば、４×５．３ｍｍと非常に大きなエリアを撮像することができた。
【００７５】
以上のように、本実施形態によれば、撮像システムが非常に軽量なので、体重が２５ｇ〜３５ｇ程度のマウスであっても、３〜４個の撮像装置１１０を装着したり、カバー２３０に複数のカメラユニット２１０を装着したりすることができる。また、撮像装置１１０が非常に小型なので、マウスの頭部に複数の撮像装置１１０を装着することもできる。これにより、マウスの大脳皮質のほぼ全体を一度に撮像することができる。
【００７６】
従来の小型の撮像システムは、撮像エリアが小さい（大きくても９００×６５０μｍ程度である。例えば、非特許文献９を参照されたい。）という問題があった。しかしながら、本実施形態に係る撮像装置１１０を使用することで、従来の撮像システムよりも小型且つ軽量で、さらに細胞を弁別するのに十分な解像度を保ちつつ、広いエリアを撮像できる撮像システムを提供することができる。
【００７７】
本実施形態において、マウント部２５０は、カバー２３０と対向する側の端部に、断熱部材５５０を有する。カバー２３０及びマウント部２５０が接触する部分に、断熱部材５５０が配されることで、カバー２３０からマウント部２５０への保持部からマウント部への熱の移動を抑制することができる。断熱部材５５０は、ゴム、セラミックなどの熱伝導度の小さな材料であってよい。断熱部材５５０は、エアロゾルなどの透明断熱材料を含んでもよい。
【００７８】
断熱部材５５０がマウント部２５０の端部に配される場合、断熱部材５５０は、カバー２３０と対向する側の端部の外縁部に、シール部材２４０を配置するための凹部を有してもよい。本実施形態において、断熱部材５５０がマウント部２５０の端部に配される場合を例として、断熱部材５５０の一例について説明した。しかしながら、断熱部材５５０は本実施形態に限定されない。
【００７９】
他の実施形態において、断熱部材５５０は、（ｉ）マウント部２５０の一部に配されてもよく、（ｉｉ）カバー２３０の一部に配されてもよく、（ｉｉｉ）マウント部２５０及びカバー２３０の間に配された、マウント部２５０及びカバー２３０とは別の部材であってもよい。一実施形態において、断熱部材５５０は、シール部材２４０と一体的に形成されてもよい。他の実施形態において、断熱部材５５０が、マウント部２５０の中間部分に配されてもよく、マウント部２５０の観察対象側の端部の観察対象と接する部分に配されてもよい。
【００８０】
本実施形態において、マウント部２５０が、中空部材２５２の外周に、単一の中空部材２５４が一体的に結合した外形を有する場合を例として、マウント部２５０について説明した。しかしながら、マウント部２５０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、マウント部２５０は、中空部材２５２の外周に、複数の中空部材２５４が一体的に結合した外形を有してもよい。この場合も、中空部材２５２の中空孔、及び、複数の中空部材２５４の中空孔のそれぞれは、マウント部２５０の内部で連通していてもよい。
【００８１】
また、マウント部２５０には、マウント部２５０の外部から空洞の内部に器具を挿入するための開口が形成されてもよい。また、上記の開口に、着脱自在の蓋を設けて、マウント部２５０の内部に、塵、液体などが侵入することを抑制してもよい。上記の複数の中空部材の中空孔は、器具を挿入するための開口の一例であってよい。観察対象へのアクセス経路を確保することができる。器具としては、ピペット、キャピラリー、マイクロチューブ、電極針、サンプル採取用の針などを例示することができる。
【００８２】
図６は、断熱部材６５０の一例を概略的に示す。図６は、カバー２３０がマウント部２５０に装着された状態における、カバー２３０及びマウント部２５０の接続部分の一部の拡大図である。図５に関連して説明した実施形態においては、断熱部材５５０が、マウント部２５０の端部に配される場合について説明した。本実施形態によれば、断熱部材６５０が、カバー２３０に配される点で、図５に関連して説明した実施形態と相違する。上記の相違点以外の点については、図５に関連して説明した実施形態と同様の構成を有してよい。断熱部材６５０の構造、材質などは、断熱部材５５０と同様の構成を有してよい。
【００８３】
図７は、中継装置１２０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、中継装置１２０は、駆動制御部７１０と、Ａ／Ｄ変換部７２０と、データ処理部７３０と、通信制御部７４０とを備える。
【００８４】
駆動制御部７１０は、発光ユニット２２０の駆動を制御する。例えば、駆動制御部７１０は、情報処理装置１３０からの命令に基づいて、発光ユニット２２０の駆動を制御する。駆動制御部７１０は、例えば、発光ユニット２２０が出射する光の波長、強度、照射位置、照射のタイミングなどを制御する。Ａ／Ｄ変換部７２０は、カメラユニット２１０における光電変換により生成されたアナログの検出信号を、デジタルデータに変換する。なお、カメラユニット２１０がデジタル信号を出力する場合、中継装置１２０は、Ａ／Ｄ変換部７２０を有さず、カメラユニット２１０の出力が、データ処理部７３０に直接入力されてもよい。
【００８５】
一実施形態において、データ処理部７３０は、Ａ／Ｄ変換部７２０から受信したデジタルデータを処理して、画像データを生成する。データ処理部７３０は、通信制御部７４０を介して、情報処理装置１３０に画像データを送信してもよい。
【００８６】
他の実施形態において、データ処理部７３０は、Ａ／Ｄ変換部７２０から受信したデジタルデータを解析して、観察対象又は操作対象たる細胞の活動を制御するべく、刺激光及び励起光の照射条件を決定する。刺激光の照射条件としては、刺激光の波長、強度、照射位置、照射のタイミングなどを例示することができる。例えば、データ処理部７３０は、まず、観察対象又は操作対象たる細胞の活動を制御するべく、刺激光の波長を決定する。次に、刺激光、励起光及び蛍光の波長が異なるように、励起光の波長を決定する。
【００８７】
通信制御部７４０は、情報処理装置１３０との通信を制御する。通信制御部７４０は、各種の通信インターフェースであってよい。通信制御部７４０は、複数の通信方式に対応してよい。通信制御部７４０は、情報処理装置１３０との無線通信を制御してもよい。通信制御部７４０は、情報処理装置１３０からの命令を、駆動制御部７１０又はデータ処理部７３０に送信してよい。
【００８８】
図８は、撮像装置８１０の断面図の一例を概略的に示す。本実施形態において、撮像装置８１０は、カメラユニット２１０と、１又は複数の発光ユニット２２０と、カバー２３０と、マウント部８５０と、観察窓２７０とを備える。本実施形態において、撮像装置８１０は、照明光学系８０４を備える点で撮像装置１１０と相違する。照明光学系８０４は、導光部材８２２と、ミラー部材８２６と、光拡散部材２２４とを有する。発光ユニット２２０は、レーザダイオードのベアチップであってもよい。ミラー部材８２６は、プリズムであってもよい。
【００８９】
以下では、撮像装置８１０と、撮像装置１１０との主な相違点について説明する。上記の相違点以外の特徴については、撮像装置８１０は、撮像装置１１０と同様の構成を有してよい。また、説明を簡単にする目的で、図８では、撮像装置８１０の主要な部材のみを図示していることに留意されたい。例えば、撮像装置８１０は、カバー２３０及びマウント部８５０の間に、図示されていないシール部材２４０を有する。
【００９０】
本実施形態において、マウント部８５０の本体は中空柱状部材により構成され、当該中空柱状部材が、照明光学系８０４の導光部材８２２として使用される。さらに、導光部材８２２のカバー２３０と対向する側の端部には、発光ユニット２２０を収容するための凹部８２８が形成される。凹部８２８の位置及び大きさは、カバー２３０がマウント部８５０に装着された場合に、発光ユニット２２０が導光部材８２２と接触しないように決定されてよい。これにより、発光ユニット２２０から導光部材８２２への伝熱を抑制することができる。
【００９１】
本実施形態によれば、発光ユニット２２０が出射した光は、導光部材８２２に形成された凹部８２８の底面から導光部材８２２に入射する。導光部材８２２に入射した光は、導光部材８２２の内部を通過した後、ミラー部材８２６で反射されて、光拡散部材２２４を介して、観察対象に到達する。なお、ミラー部材８２６は、光の角度を変更することができる光学部材であればよく、ミラー部材８２６の構造、種類、反射角度などは特に限定されない。本実施形態によれば、例えば、観察対象の横方向から、光を照射することができる。これにより、観察対象からの蛍光を効率よく観察することができる。
【００９２】
例えば、観察対象が強散乱体である場合、撮像装置８１０は、ミラー部材８２６及び光拡散部材２２４の少なくとも一方を有しなくてもよい。また、ミラー部材８２６が導光部材８２２に内包され、照明光学系８０４が、観察面に対して平坦な面を有してもよい。
【００９３】
図９は、撮像装置９１０の断面図の一例を概略的に示す。本実施形態において、撮像装置９１０は、カメラユニット２１０と、１又は複数の発光ユニット２２０と、カバー２３０と、シール部材９４０と、マウント部８５０と、観察窓２７０とを備える。撮像装置９１０は、カバー２３０及びマウント部８５０の間に配されるシール部材が貫通孔９４８を有し、導光部材８２２に凹部８２８が形成されていない点を除いて、撮像装置８１０と同様の構成を有してよい。
【００９４】
本実施形態において、貫通孔９４８の位置及び大きさは、カバー２３０がマウント部８５０に装着された場合に、発光ユニット２２０を収容することができるように設計される。また、シール部材９４０の厚さは、カバー２３０がマウント部８５０に装着された場合に、発光ユニット２２０の先端（例えば、出射面である。）が、導光部材８２２と接触しないように設計される。これにより、発光ユニット２２０からマウント部８５０への伝熱を抑制することができる。
【００９５】
本実施形態において、シール部材９４０に貫通孔９４８が形成される場合について説明した。しかしながら、シール部材９４０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、シール部材９４０には、貫通孔９４８の代わりに、凹部が形成されていてもよい。上記の凹部の大きさは、カバー２３０がマウント部８５０に装着された場合に、発光ユニット２２０の先端が凹部に接触しないように設計されてよい。なお、シール部材９４０が透明断熱材で構成されている場合には、発光ユニット２２０の出射面が凹部の底面に接触するように設計されてもよい。これにより、照射効率を向上させることができる。
【００９６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９８】
１０  マウス、１００  生体情報収集システム、１１０  撮像装置、１２０  中継装置、１２２  ジャケット、１３０  情報処理装置、２１０  カメラユニット、２１２  ケーブル、２１４  光学フィルタ、２２０  発光ユニット、２２２  ケーブル、２２４  光拡散部材、２３０  カバー、２３２  開口、２４０  シール部材、２５０  マウント部、２５２  中空部材、２５４  中空部材、２６２  開口、２６４  開口、２６６  開口、２７０  観察窓、３３２  突出部、３５２  突出部、３８０  結束バンド、４１  光軸、４２  光軸、４０２  観察光学系、４０４  照明光学系、４１２  イメージセンサ、４１４  レンズユニット、４５０  過負荷防止部材、４５２  ケーブル、５０２  空洞、５５０  断熱部材、６５０  断熱部材、７１０  駆動制御部、７２０  Ａ／Ｄ変換部、７３０  データ処理部、７４０  通信制御部、８０４  照明光学系、８１０  撮像装置、８２２  導光部材、８２６  ミラー部材、８２８  凹部、８５０  マウント部、９１０  撮像装置、９４０  シール部材、９４８  貫通孔
【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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