(57)【要約】  顕微鏡及びその制御方法が開示される。本発明の一実施形態による顕微鏡及びその制御方法によれば，細胞の観察のための光学モジュールを他の部分と分離してインキュベーターやクリーンベンチの内部など狭い場所にも配置可能であり，細胞の分布度を所定の周期別に測定して細胞を観察することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに置かれた微細客体の像を結び，これを電気的な信号に変換して提供する少なくとも一つの光学モジュールと，
前記光学モジュールから電気的な信号を受け取ってイメージを出力し，ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュールを制御する少なくとも一つの制御モジュールと，
を備え，
前記光学モジュールは，限られた空間内にそれぞれ独立的に配置できるように前記制御モジュールと分離可能であることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
多数の各細胞群の生長を同時に観察するための多数の光学モジュール及びこれを制御する一つ又はそれ以上の制御モジュールを備えることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記光学モジュールは，
前記微細客体に光を照射する光源部と，
前記ステージに置かれた微細客体の像を結ぶための対物レンズと，
前記対物レンズを通過した光が提供され，前記提供された光が電気的な信号に変換されるイメージセンサーと，
を備えることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記光学モジュールは，
前記光源部から照射される光を前記微細客体に向かって所定の角度だけ反射させる第１のミラーと，
前記対物レンズを通過した光を前記イメージセンサーに向かって所定の角度だけ反射させる第２のミラーと，
をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の顕微鏡。
【請求項５】
前記光学モジュールは，
前記光源部から照射される光を分散させるディフューザーと，
前記ディフューザーを通過した光を集光する集光レンズと，
前記集光レンズを通過した光をろ過するフィルターと，
をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の顕微鏡。
【請求項６】
前記光学モジュールは，
内部から発生する熱を前記限られた空間内において循環させて熱平衡をなすための少なくとも一つのクーリング装置を備えることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項７】
前記光学モジュール及び制御モジュールは，無線又は有線の方式により通信可能であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項８】
前記制御モジュールは，
前記光学モジュールから電気的な信号を受け取ってイメージを出力するディスプレイ部と，
ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュールを制御する制御部と，
を備えることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項９】
前記制御部は，ユーザーが設定した所定の周期別に微細客体のイメージを撮影して記憶装置に格納可能であることを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡。
【請求項１０】
前記制御部は，所定の周期別に撮影された微細客体のイメージを用いて細胞の分布度を計算し，グラフ又は数値で表わすことを特徴とする請求項９記載の顕微鏡。
【請求項１１】
前記制御部は，前記細胞分布が既に設定されたレベルに達した場合にユーザーにアラームを発することを特徴とする請求項１０記載の顕微鏡。
【請求項１２】
前記制御部は，ユーザーの要求に応じて前記所定の周期別に撮影された微細客体のイメージファイルを統合して動画ファイルを提供することを特徴とする請求項９記載の顕微鏡。
【請求項１３】
前記光学モジュールは，撮影されるイメージの焦点を調節するための焦点調節部を備え，前記制御部は，細胞の成長に伴って前記焦点調節部を制御してイメージ焦点を自動的に調節することを特徴とする請求項８記載の顕微鏡。
【請求項１４】
微細客体の観察のための光学モジュールと前記光学モジュールを制御する制御モジュールが分離され，前記光学モジュールが限られた空間内にそれぞれ独立的に配置される顕微鏡の制御方法において，
ユーザーが設定した所定の周期別に微細客体のイメージを撮影して格納するステップと，
前記格納されたそれぞれのイメージを分析して細胞分布を自動的に測定するステップと，
を含むことを特徴とする顕微鏡の制御方法。
【請求項１５】
前記測定結果を時間の変化に伴うグラフ又は数値で表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の顕微鏡の制御方法。
【請求項１６】
ユーザーの要求に応じて前記所定の周期別に撮影された微細客体のイメージファイルを統合して動画ファイルを提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の顕微鏡の制御方法。
【請求項１７】
微細客体である細胞の成長に伴って焦点調節部を制御してイメージ焦点を自動的に調節するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の顕微鏡の制御方法。
【請求項１８】
前記細胞分布が既に設定されたレベルに達した場合にユーザーにアラームを発するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の顕微鏡の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，顕微鏡及びその制御方法に係り，より詳しくは， 細胞の観察のための光学モジュールを他の部分と分離してインキュベーターやクリーンベンチの内部など狭い場所にも配置可能であり，細胞の分布度を所定の周期別に測定して細胞を観察することのできる顕微鏡及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，顕微鏡は，人間の目で観察できない微細な物体や微生物，細胞などを拡大して観察する器具であり，医学や生物学の分野において細胞など微細客体を培養し，これを観察する作業に多用される。
【０００３】
ところが，顕微鏡の主な使用分野である生物学的研究と関連しては，細胞を培養するためのインキュベーター（incubator）や無菌環境を造成するクリーンベンチ（clean bench）の内部に顕微鏡を配置して試料を観察することが効率的であるにも拘わらず，その内部のサイズが制限的であるが故に顕微鏡を直接的に配置して細胞培養過程を観察することが困難であるという問題がある。
【０００４】
この理由から，試料をインキュベーターにおいて培養する間に研究者が試料の観察のためにインキュベーターから取り出して顕微鏡に移動させた後に観察することを余儀なくされるが，インキュベーターの外部に取り出されるときの環境の変化により試料の汚れが発生する虞があり，試料の移動及び顕微鏡の作動により発生する振動に起因して実験結果の歪みを引き起こす虞がある。
【０００５】
また，顕微鏡の細胞培養過程は，ほとんどの場合，長時間に亘って行って長時間の観察を必要とするため，ユーザーが自ら細胞培養過程を所定の周期別に観察して細胞の分布度を測定することはユーザーに過度な肉体的，時間的な労働を与えてしまう。
【０００６】
さらに，長時間に亘っての細胞の観察に際して，細胞の成長に伴う形状の変化により最初に合わせられていた焦点が経時的にぼけてしまうという問題が発生する。
【０００７】
加えて，最近，ＩＴ技術と顕微鏡が組み合わせられて顕微鏡にマイクロプロセッサーなどを有するプリント回路基板（PCB:printed circuit board）や液晶ディスプレイ（LCD）モジュールが取り付けられて用いられることに伴い，このような電子部品から発生する熱が細胞の培養に影響を及ぼして実験結果の正確性を低下させてしまうという問題が発生する。
【０００８】
この理由から，上記の問題を解決して場所的な制限を克服し，試料を移動させながら観察するときに発生する汚れ及び振動の問題を解決し，長時間の細胞の観察及び分布の計算を所定の周期別に行い，細胞の変化に伴う焦点の調節を自動的に行うことができるだけではなく，機器の内部から発生する熱による実験結果の歪みを防ぐことのできる顕微鏡が切望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は，顕微鏡の光学モジュールを制御モジュールと分離してインキュベーターやクリーンベンチの内部など狭い場所に配置可能にすることにより，場所的な制約を克服し，観察中の試料の移動を排除してサンプルの安定性を高めることのできる顕微鏡及びその制御方法を提供することである。
【００１０】
また，本発明の他の目的は，長時間の細胞の培養過程において細胞の分布度を所定の周期別に測定して細胞成長曲線をグラフで表示する作業を自動化させることにより使い勝手を高め，細胞の成長に伴ってイメージ焦点を自動的に調節して取得するイメージの正確度を高めることのできる顕微鏡及びその制御方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は，細胞培養過程において機器の内部から発生する熱の影響を極力抑えることにより実験結果の正確度を高めることのできる顕微鏡及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面によれば，ステージに置かれた微細客体の像を結び，これを電気的な信号に変換して提供する少なくとも一つの光学モジュールと，前記光学モジュールから電気的な信号を受け取ってイメージを出力し，ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュールを制御する少なくとも一つの制御モジュールと，を備え，前記光学モジュールは，限られた空間内にそれぞれ独立的に配置できるように前記制御モジュールと分離可能であることを特徴とする顕微鏡が提供される。
【００１３】
このとき，好ましくは，前記顕微鏡は，多数の各細胞群の生長を同時に観察するための多数の光学モジュール及びこれを制御する一つ又はそれ以上の制御モジュールを備える。
【００１４】
また，好ましくは，前記光学モジュールは，前記微細客体に光を照射する光源部と，
前記ステージに置かれた微細客体の像を結ぶための対物レンズと，前記対物レンズを通過した光が提供され，前記提供された光が電気的な信号に変換されるイメージセンサーと，を備える。
【００１５】
さらに，好ましくは，前記光学モジュールは，前記光源部から照射される光を前記微細客体に向かって所定の角度だけ反射させる第１のミラーと，前記対物レンズを通過した光を前記イメージセンサーに向かって所定の角度だけ反射させる第２のミラーと，をさらに備える。
【００１６】
さらに，好ましくは，前記光学モジュールは，前記光源部から照射される光を分散させるディフューザーと，前記ディフューザーを通過した光を集光する集光レンズと，前記集光レンズを通過した光をろ過するフィルターと，をさらに備える。
【００１７】
さらに，好ましくは，前記光学モジュールは，内部から発生する熱を前記限られた空間内において循環させて熱平衡をなすための少なくとも一つのクーリング装置を備える。
【００１８】
さらに，好ましくは，前記光学モジュール及び制御モジュールは，無線又は有線の方式により通信可能に構成される。
【００１９】
一方，前記制御モジュールは，前記光学モジュールから電気的な信号を受け取ってイメージを出力するディスプレイ部と，ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュールを制御する制御部と，を備える。
【００２０】
また，好ましくは，前記制御部は，ユーザーが設定した所定の周期別に微細客体のイメージを撮影して記憶装置に格納可能に構成される。
【００２１】
さらに，好ましくは，前記制御部は，所定の周期別に撮影された微細客体のイメージを用いて細胞の分布度を計算し，グラフ又は数値で表わすように構成される。
【００２２】
さらに，好ましくは，前記制御部は，ユーザーの要求に応じて前記所定の周期別に撮影された微細客体のイメージファイルを統合して動画ファイルを提供する。
【００２３】
さらに，好ましくは，前記制御部は，前記細胞分布が既に設定されたレベルに達した場合にユーザーにアラームを発する。
【００２４】
さらに，好ましくは，前記光学モジュールは，撮影されるイメージの焦点を調節するための焦点調節部を備え，前記制御部は，細胞の成長に伴って前記焦点調節部を制御してイメージ焦点を自動的に調節する。
【００２５】
本発明の他の側面によれば，微細客体の観察のための光学モジュールと前記光学モジュールを制御する制御モジュールが分離され，前記光学モジュールが限られた空間内にそれぞれ独立的に配置される顕微鏡の制御方法において，ユーザーが設定した所定の周期別に微細客体のイメージを撮影して格納するステップと，前記格納されたそれぞれのイメージを分析して細胞分布を自動的に測定するステップと，を含むことを特徴とする顕微鏡の制御方法が提供される。
【００２６】
ここで，好ましくは，前記顕微鏡の制御方法は，前記測定結果を時間の変化に伴うグラフ又は数値で表示するステップをさらに含む。
【００２７】
また，好ましくは，前記顕微鏡の制御方法は，ユーザーの要求に応じて前記所定の周期別に撮影された微細客体のイメージファイルを統合して動画ファイルを提供するステップをさらに含む。
【００２８】
さらに，好ましくは，前記顕微鏡の制御方法は，微細客体である細胞の成長に伴って焦点調節部を制御してイメージ焦点を自動的に調節するステップをさらに含む。
【００２９】
さらに，好ましくは，前記顕微鏡の制御方法は，前記細胞分布が既に設定されたレベルに達した場合にユーザーにアラームを発するステップをさらに含む。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば，顕微鏡の光学モジュールを他の部分と分離してインキュベーターやクリーンベンチの内部など狭い場所に配置可能にすることにより，場所的な制限を克服することができる。
【００３１】
また，観察中の試料の移動を排除して試料の安全性を高めることができる。
【００３２】
さらに，長時間の細胞培養過程において細胞の分布度を所定の周期別に測定して細胞成長曲線をグラフで表示する作業を自動化させることにより使い勝手を高めることができる。
【００３３】
さらに，細胞の成長に伴ってイメージ焦点を自動的に調節して取得するイメージの正確度を高めることができる。
【００３４】
加えて，細胞培養過程において機器の内部から発生する熱の影響を極力抑えることにより実験結果の正確度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールと制御モジュールが組み合わせられた場合と，顕微鏡の光学モジュールと制御モジュールが分離された場合をそれぞれ示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールがインキュベーター内に配置された状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態による顕微鏡の光学系を示す構成図である。
【図８】本発明の一実施形態による顕微鏡の制御モジュールを示す正面図である。
【図９】本発明の一実施形態による顕微鏡の制御モジュールの内部を示す正面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による顕微鏡のディスプレイ部に表示される制御画面である。
【図１１】本発明の一実施形態による顕微鏡のディスプレイ部に表示される制御画面である。
【図１２】本発明の一実施形態による顕微鏡のディスプレイ部に表示される制御画面である。
【図１３】本発明の一実施形態による顕微鏡により観察及び計算された細胞培養曲線と理想的な細胞培養曲線を比較したグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態による顕微鏡を創傷癒合アッセイに適用した結果を示すイメージである。
【００３６】
発明を実施するための最良の形態
以下，添付図面に基づき，本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかしながら，本発明はここで説明される実施形態に何ら限定されるものではなく，他の形態に具体化可能である。むしろ，ここで紹介される実施形態は開示された内容を徹底且つ完全たるものにし，且つ，当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供されるものである。明細書の全般に亘って，同一の参照番号は同一の部材を示す。
【００３７】
図１は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールと制御モジュールが組み合わせられた場合と，顕微鏡の光学モジュールと制御モジュールが分離された場合をそれぞれ示す斜視図であり，図２は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールがインキュベーター内に配置された状態を示す斜視図であり，図３は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールを示す斜視図である。また，図４は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す分解斜視図であり，図５は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す正面図であり，図６は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学モジュールの内部を示す側面図であり，図７は，本発明の一実施形態による顕微鏡の光学系を示す構成図である。
【００３８】
図１から図７を参照すると，本発明の一実施形態による顕微鏡１０は，大きく，ステージＳに置かれた微細客体の像を結び，これを電気的な信号に変換して提供する少なくとも一つの光学モジュール１００と，前記光学モジュール１００から電気的な信号を受け取ってイメージを出力し，ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュール１００を制御する少なくとも一つの制御モジュール２００と，を備える。
【００３９】
前記光学モジュール１００は，細胞を培養するための限られた空間内にそれぞれ独立的に配置できるように前記制御モジュール２００と分離可能な独立的なモジュールとして配備される。
【００４０】
図１には，光学モジュール１００及び制御モジュール２００がそれぞれ一つずつ配設される場合が示されているが，多数の細胞群の生長を同時に観察するために多数の光学モジュール１００が配設されてもよく，これらの多数の光学モジュール１００を制御するために一つ又はそれ以上の制御モジュール２００が配設されてもよい。
【００４１】
前記光学モジュール１００を制御モジュール２００と分離された独立的なモジュールとして構成することにより，図２に示すように，インキュベーターＩやクリーンベンチの内部などの狭い空間中に据え置くことができるので，細胞の培養とともに効率よい試料の観察を行うことが可能である。
【００４２】
これは，光源とレンズなどを有する光学モジュール１００が，ディスプレイなどが配設された制御モジュール２００と分離されるので，光学モジュール１００そのものを全体的に小型化させて光学モジュール１００をコンパクトなサイズに構成することができるためである。
【００４３】
また，これらの光学モジュール１００及び制御モジュール２００のそれぞれが小型化されるので，運び易さ及び据え置き易さが保証されるだけではなく，図１に示すように，光学モジュール１００及び制御モジュール２００をユーザーの選択に応じて組み合わせて又はそれぞれ別々に用いることができるので，顕微鏡１０の全体を効率よく管理することができるというメリットがある。
【００４４】
さらに，光学モジュール１００及び制御モジュール２００が分離可能であるので，研究者が試料の観察のためにインキュベーターから取り出して顕微鏡に移動させた後に観察することが不要になって試料の移動を排除することができ，その結果，試料が外部環境に露出されて汚れるという問題を解決することができる。
【００４５】
加えて，試料の移動を排除することにより常に同じ位置のイメージを取得することができるので，試料の経時的な変化を非常に正確に測定することができ，取得したイメージを活用して動画を製作することも可能である。
【００４６】
そして，試料の移動時に発生する振動及び制御モジュール２００を操作するときに発生する振動によりイメージの焦点がぼけるなどの問題を防ぐことができるので，一層安定的に正確な実験結果を得ることができる。
【００４７】
一方，前記光学モジュール１００及び制御モジュール２００は無線又は有線の方式により通信可能に構成される。すなわち，前記光学モジュール１００及び制御モジュール２００はそれぞれ通信部（図示せず）を備えて互いに制御指令やイメージなどのデータを送受するが，このとき，通信ケーブルを用いた有線通信方式を採用することができる。
【００４８】
ここで，光学モジュール１００及び制御モジュール２００を繋ぐ通信ケーブルや光学モジュール１００の電源を接続する電力ケーブルとしては，光学モジュール１００がインキュベーターＩの内部に安定的に配置されるようにフラットなケーブル（図示せず）を用いることが好ましい。
【００４９】
また，無線通信方式を採用する場合，通信方式としては，赤外線通信方式，無線周波数（RF;radio frequency）方式，ブルートゥース方式，ＷＩ−ＦＩ方式，符号分割多元接続（CDMA）などが使用可能である。
【００５０】
前記光学モジュール１００は，大きく，ステージＳに置かれた微細客体に光を照射する光源部１１２と，前記ステージＳに置かれた微細客体の像を結ぶための対物レンズ１１６と，前記対物レンズ１１６を通過した光が提供され，前記提供された光が電気的な信号に変換されるイメージセンサー１１８と，を備える。
【００５１】
このような光学モジュール１００の構成について具体的に説明すると，外形をなす光学モジュール胴体１０２が配設され，前記光学モジュール胴体１０２の上部には上部カバー１０４が配設される。また，前記光学モジュール胴体１０２の一方の側には，ユーザーが焦点調節をマニュアルで行うための焦点調節ノブ１０８が配設される。
【００５２】
前記光学モジュール胴体１０２の上部の一方の側にはヘッド部１０６が光学モジュール胴体１０２と接続されるように配設されるが，前記ヘッド部１０６は，前記光学モジュール胴体１０２の上方に向かって所定の高さ立ち上げ，前記光学モジュール胴体１０２の前方に折り曲げられて所定の長さ延長した形状を有する。
【００５３】
前記ヘッド部１０６内には，光を照射する光源部１１２と，前記光源部１１２から照射される光を集光する集光レンズ１１４及び前記光源部１１２から照射される光を前記微細客体に向かって所定の角度だけ反射させる第１のミラー１２２が配設される。
【００５４】
前記光源部１１２は，光源として，発光ダイオード（LED:Light Emitting Diode）が採用可能であり，より具体的に，前記光源部１１２は，白色の発光ダイオード（LED）である。
【００５５】
また，前記第１のミラー１２２により反射された光は，ステージＳに置かれた微細客体を通過して対物レンズ１１６に入射する。
【００５６】
前記ステージＳは，前記光学モジュール１００の上部カバー１０４の上に配設される。前記ステージＳは，観察の対象となる細胞などの微細客体を含んでいる試料が置かれるように所定の面積を有する。
【００５７】
前記対物レンズ１１６は前記ステージＳの下部に配設されるが，前記対物レンズ１１６を通過した光は，第２のミラー１２４により反射して前記イメージセンサー１１８に導かれ，前記イメージセンサー１１８に達した光は，前記イメージセンサー１１８において電気的な信号に変換される。また，このような電気的な信号は，後述する制御モジュール２００に配設されたディスプレイ部に送信されてユーザーが目視可能なイメージとして出力される。
【００５８】
このとき，前記イメージセンサー１１８の一方の側には，モーターを有する焦点調節部１５０が配設される。前記焦点調節部１５０は，上述した焦点調節ノブ１０８や後述する制御部により駆動されて焦点調節を行う。
【００５９】
一方，本発明の実施形態においては，光学モジュール１００を小型化させてインキュベーターＩ内に配置可能に第１のミラー１２２及び第２のミラー１２４を用いて光路が占める空間を最小化する。
【００６０】
すなわち，前記ヘッド部１０６内の光源部１１２から前面に向かって照射された光は，第１のミラー１２２により下部のステージＳの上に置かれた微細客体に向かって経路が切り替わり，微細客体及び対物レンズ１１６を通過した光は，第２のミラー１２４で反射して再びイメージセンサー１１８に向かって経路が切り替わるように構成されている。
【００６１】
ここで，前記光学モジュール１００は，内部から発生する熱を限られた空間，すなわち，インキュベーターＩ内において循環させて熱平衡をなすための少なくとも一つのクーリング装置を備える。これは，光学モジュール１００の内部から発生する熱をそのまま放置すれば，観察の対象となる細胞内に気泡が発生したり細胞が正常に成長しなくなったりする問題が発生するためである。
【００６２】
具体的に，前記光学モジュール１００は，クーリング装置として，光学モジュール胴体１０２の背面に配設される第１の冷却ファン１４０を備える。このため，細胞観察を行う間に前記第１の冷却ファン１４０を作動させることにより，光学モジュール１００から発生する熱を最大限に低減することができ，これにより，細胞の培養時の熱の影響を極力抑えることができる。
【００６３】
一方，本発明の一実施形態による光学モジュール１００の光学処理の構成について具体的に説明すると，前記光学モジュール１００は，前記光源部１１２から照射される光を分散させるディフューザー１３２と，前記ディフューザー１３２を通過した光を集光する集光レンズ１１４と，前記集光レンズ１１４を通過した光をろ過するフィルター１３４と，を備える。
【００６４】
このような構成は，図７に示すように，光学モジュール１００の光学系において細胞，すなわち，微細客体に入射する光の直進性を高めるためのものであり，ディフューザー１３２及びフィルター１３４をさらに備え，これにより，最大限に直進化された光のみを試料に照射して細胞の外郭，すなわち，細胞の影を視認させて細胞分布の測定を正確に行うことができる。
【００６５】
具体的に，細胞分布の測定がイメージセンサー１１８によりキャプチャーされたイメージにより自動的に行われるが，細胞の外郭線が不明に結ばれる場合に細胞分布の計算に際して誤りが生じる可能性が高くなるが，上記の構成を導入することによりこれを防ぐことができる。
【００６６】
図７においても，図３から図６に示す第１のミラー１２２及び第２のミラー１２４による光路を最小化させる構成は同様に適用されるが，光路を単純化させて表示するために第１のミラー１２２の構成は省略している。
【００６７】
図８は，本発明の一実施形態による顕微鏡の制御モジュールを示す正面図であり，図９は，本発明の一実施形態による顕微鏡の制御モジュールの内部を示す正面図であり，図１０から図１２は，本発明の一実施形態による顕微鏡のディスプレイ部に表示される制御画面である。また，図１３は，本発明の一実施形態による顕微鏡により観察及び計算された細胞培養曲線と理想的な細胞培養曲線を比較したグラフであり，図１４は，本発明の一実施形態による顕微鏡を創傷癒合アッセイに適用した結果を示すイメージである。
【００６８】
図１から図１４を参照すると，前記制御モジュール２００は，前記光学モジュール１００から電気的な信号を受け取ってイメージを出力するディスプレイ部２１０と，ユーザーが入力する指令に基づいて前記光学モジュール１００を制御する制御部と，を備える。
【００６９】
具体的には，前記制御モジュール２００は，外形をなす制御モジュール胴体２０２を備え，前記制御モジュール胴体２０２の前面にはイメージを出力するディスプレイ部２１０が配設される。前記ディスプレイ部２１０は，液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）により構成され，イメージの出力だけではなく，画面を介して各種の制御を行うタッチスクリーンの機能をも有する。
【００７０】
図１０から図１２には，イメージの出力及びタッチスクリーンの機能を有するディスプレイ部２１０の構成が具体的に示されているが，図１０は，焦点の調節を行う画面であり，ユーザーは，図３に示す焦点調節ノブ１０８を用いる方法に加えて，ディスプレイ部２１０に表示された画面をタッチして焦点の調節を行うことができ，さらに，光度及び露出の調節などを行うことができる。
【００７１】
図１１は，細胞の観察を行う画面を示すものであり，観察時間，イメージ格納周期などを設定し，観察結果イメージやグラフなどを確認することができる。また，図１２は，格納データを管理する画面であり，格納されたイメージの呼び出し，削除などの管理を行うことができ，各イメージファイルを統合して動画ファイルを製作する作業を行うことができる。
【００７２】
このようなディスプレイ部２１０の画面構成は図示のものに何ら限定されるものではなく，ユーザーの使い勝手の良さのために種々に変形して実施することができる。
【００７３】
一方，前記制御モジュール胴体２０２の後方には，内部から発生する熱を冷却させるための第２の冷却ファン２４０が配設される。
【００７４】
また，前記制御モジュール２００は，顕微鏡１０の全般的な機能を制御する制御部を備えるが，前記制御部は，マイクロプロセッサーを有するプリント回路基板（PCB）２２０により構成される。
【００７５】
このような制御部は，ユーザーが入力する指令に基づいてイメージの焦点調節と格納周期及び光源の強さの調節などを制御し，所定の周期別に格納されたそれぞれのイメージを分析して細胞分布（confluence）を自動的に測定し，これを時間の変化に伴うグラフ又は数値で表示することができる。
【００７６】
すなわち，本発明による顕微鏡１０は，前記制御部がユーザー設定の所定の周期別に微細客体のイメージをキャプチャーして記憶装置に格納可能であるため，低速度撮影機能を実現することができ，所定の周期別にキャプチャーされた微細客体のイメージを用いて細胞の分布度を計算し，細胞成長曲線をグラフで表わすことができる。
【００７７】
特に，前記制御部を用いて図４に示す焦点調節部１５０を制御して光学モジュール１００の微細な焦点調節を行うことができる。すなわち，制御部は，焦点調節部１５０のモーターを有無線の通信方法を用いて制御して，インキュベーターＩの外部からも光学モジュール１００の焦点調節を行うことができる。
【００７８】
外部の衝撃や振動（例えば，インキュベーターの扉を開閉するときに発生する）により観察しようとする試料に対する焦点が変わるが，インキュベーターＩの外部から制御部を用いて対象となる物体の焦点を再調整することができ，これにより，焦点の調節のためにインキュベーターＩの扉を開閉することにより発生するインキュベーターＩの内部温度の変化を防ぐことができる。
【００７９】
また，長時間に亘って細胞を観察するとき，細胞が成長することに伴い細胞の焦点が変わって明確な映像が得られないという問題が発生するが，所定の周期別に細胞映像を撮影するとき，制御部が焦点調節部１５０を用いて自動焦点調節（auto-focusing）を行って最適な焦点を自動的に合わせて映像を取得することにより，焦点の変化による不都合を防ぐことができる。
【００８０】
さらに，イメージの撮影に際して，焦点調節部１５０のモーターを移動させて多数枚の映像の焦点を異ならせて撮影した後に，映像処理を用いて最も焦点が合っている映像を取得して格納するように構成される。
【００８１】
これらの全ての過程は，外部の入力なしに制御部において焦点調節部１５０の駆動及び映像取得後に映像処理を自動的に行う。
【００８２】
また，前記制御部は，前記細胞成長曲線が安定期（stationary phase）又は細胞分布が既に設定された所定のレベルに達した場合にユーザーにアラームを発するように構成される。このとき，アラームを発する細胞分布は，例えば，６０％，８０％又は１００％など様々に構成可能であるが，ユーザーが必要に応じて変更可能であるということはいうまでもない。
【００８３】
このようにアラームを発する理由は，細胞の培養及び観察は長時間に亘って行われるため，細胞の分布が，ユーザーが希望するレベルに達したか，あるいは，細胞成長曲線が安定期になったにも拘わらず，ユーザーがいまだこれを発見できない場合があるためである。
【００８４】
一方，前記制御モジュール２００は，図９に示すように，ＵＳＢポート及びＬＡＮポートよりなる通信ポート２５０を備える。
【００８５】
本発明の一実施形態による顕微鏡１０の制御モジュール２００は，無線通信はＵＳＢポートにワイヤレスドングルを接続して行い，有線通信は制御部のＬＡＮポートに直結してネットワークに接続して行う。
【００８６】
また，前記制御部は，ＵＳＢポート又はＬＡＮポートを用いて通信可能に接続された光学モジュール１００を制御する。
【００８７】
さらに，上述したアラーム機能と関連して，前記制御部が外部とネットワークを介して接続されることにより，長時間に亘って細胞の映像を分析している際に，ユーザーが希望する細胞成長率に達すると，指定されたメールや提供されたＰＣソフトウェア又は携帯電話のメッセージを用いてユーザーに報知する。
【００８８】
加えて，提供されたＰＣソフトウェアを用いてユーザーが遠距離にあるＰＣを用いて観察したデータを受け取って確認することができ，ネットワーク接続により制御部と接続してユーザーのＰＣを用いて光学部を制御することができる。
【００８９】
さらに，ユーザーに提供されたスマートフォンアップル（登録商標）を用いて，ユーザーは外部からスマートフォンで制御部と無線で接続して制御部の機能を同様に操作するように構成される。
【００９０】
一方，本発明による顕微鏡１０は，熱が最大に発生する電子部品を光学モジュール１００ではない制御モジュール２００に配置して細胞の観察が行われる光学モジュール１００における発熱を最大限に抑えようとしている。
【００９１】
すなわち，マイクロプロセッサー（micro-processor）を有するプリント回路基板（PCB）２２０及び液晶ディスプレイ（LCD）などを備えるディスプレイ部２１０などは代表的に熱を発生する部品であるため，これを光学モジュール１００ではない制御モジュール２００に配置して熱による実験歪みの発生可能性を極力抑えている。
【００９２】
上述した実施形態を適用することにより，図１３に示すように，本発明による顕微鏡１０により細胞培養の観察を行う場合に理想的な細胞成長曲線と略一致するグラフを得ることができ，細胞の観察を自動的に行って細胞の分布を計算し，細胞成長曲線まで正確にグラフで表示することができるので，ユーザーが手軽に細胞の培養及び観察を行うことができる。
【００９３】
また，図１４は，本発明による顕微鏡１０を創傷癒合アッセイに適用した実施形態であり，この実験は，様々な細胞及び培養条件下での細胞の増殖及び移動率，細胞骨格構造の調節などを研究するために損傷された細胞が修復されることを観察する実験技法である。
【００９４】
図１４ａは，正常に成長した細胞を人為的に損傷させたイメージであり，この部分のみの細胞の分布を測定すれば，０％である。図１４ｂは，図１４ａの試料をインキュベーターで４８時間保管した後に観察したイメージであり，細胞の分布が４８％に増加した結果が得られる。この実験は，ＮＩＨ−３Ｔ３細胞をもって行った。
【００９５】
上述した本発明による顕微鏡によれば，顕微鏡の光学モジュールを他の部分と分離してインキュベーターやクリーンベンチの内部など狭い場所に配置可能にすることにより，場所的な制限を克服することができ，長時間の細胞培養過程において細胞の分布度を所定の周期別に測定して細胞成長曲線をグラフで表示する作業を自動化させることにより使い勝手を高めることができる。また，組み込まれる電子部品からの発熱を極力抑えて細胞培養過程における実験結果の歪みを防ぐことができる。
【００９６】
以上，本発明の好適な実施形態を参照して説明したが，当該技術分野における当業者は後述する特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内において本発明を種々に修正及び変更することができる筈である。よって，変形された実施が基本的に本発明の特許請求の範囲の構成要素を含む限り，いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものと認められる。
【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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【国際調査報告】
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