(57)【要約】【課題】透過照明を移動することなく観察中の試料に試薬等の液体を分注することができる分注付き顕微鏡の提供。【解決手段】固定ステージ５上には観察試料が入ったウェルプレートＷＰ１が載置され、ウェルプレートＷＰ１の下方に設けられた対物レンズ２により試料を観察する。光軸上に配置されたウェルＷは、透過照明装置８により透過照明される。透過照明装置８はリング状に配設された複数のＬＥＤ８０を有しており、それらの内側領域は貫通孔８１になっている。ウェルプレートＷＰ２に設けられた試薬を観察中のウェルＷ内に注入する場合、分注装置のヘッド１００を用いて試薬を吸引し、そのヘッド１００を透過照明装置８に設けられた孔８１を通して観察中のウェルＷの上方に移動して注入する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が入った試料容器が載置されるステージと、
前記試料容器をその上方から照明する照明装置と、
前記照明装置によって照明された前記試料からの光を集光して観察像を形成する対物レンズと、
前記試料容器内に試薬等の液体を注入する分注器と、
前記試料容器への液体注入作業を行う注入位置と液体注入作業を行わない退避位置との間で、前記分注器を移動する移動装置と、
前記照明装置に設けられ、前記分注器の前記注入位置への移動を可能とする開口とを備えたことを特徴とする分注器付き顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の分注器付き顕微鏡において、
前記照明装置は、前記対物レンズの光軸を中心とする円に沿ってリング状に配設された複数の光源を有し、
前記開口は、前記複数の光源で囲まれた領域において前記光軸を含むように形成されることを特徴とする分注器付き顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の分注器付き顕微鏡において、
前記対物レンズの瞳位置近傍に配置される位相差板と、
前記照明装置が前記位相差板と光学的に共役な位置に配設されるように、前記照明装置の光軸方向位置を調整する位置調整手段とを備えたことを特徴とする分注器付き顕微鏡。
【請求項４】
請求項１に記載の分注器付き顕微鏡において、
前記照明装置は、前記対物レンズの光軸を中心とする円に沿ってリング状に配設された複数の光源からなる第１の光源群と、前記開口と第１の光源群とで挟まれた領域の全域にわたって配設された複数の光源からなる第２の光源群とを備え、
前記第１の光源群を点灯するとともに前記第２の光源群を消灯する第１の照明形態と、前記第１および第２の光源群を点灯する第２の照明形態とを切換制御する照明制御部を設けたことを特徴とする分注器付き顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分注器付き顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡を用いて溶液中の生細胞などのような生物試料を多数観察する場合には、試料容器としてウェルプレートを使用する場合が多い。ウェルプレートは小さな円柱状のウェルが格子状に並べて多数形成されたものであり、ウェル内には細胞等を培養するための培養溶液が入れられる。このようなウェルプレートを用いて顕微鏡観察を行う場合には、一般的に観察しやすさを考慮して倒立顕微鏡が用いられる。
【０００３】
倒立顕微鏡では試料ステージの下方に対物レンズが設けられており、ステージに載置されたウェルプレートの底面を通して試料を下方から観察する（例えば、特許文献１参照）。試料を蛍光観察する場合には、対物レンズから照明光を試料に照射する落射照明が用いられるが、明視野観察や位相差観察などの場合には透過照明が用いられる。
【０００４】
ところで、生物試料を観察する際には、試料観察をしながらウェル内の試料に試薬等を分注する場合がある。その場合、多数のウェルに精度良くかつ効率的に分注を行うために、自動分注器を使用することが多い。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１７００９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、明視野観察や位相差観察などのように透過照明を用いる場合には、試料上方からウェルプレートを照明しているため、分注の際に分注器と透過照明装置とが干渉してしまう。そこで、分注を行う場合には照明装置を光軸上から退避させ、分注終了後に照明装置を試料上に戻すようにしている。そのため、分注を行っている最中は試料を照明することができないため、試薬を分注した際の試料の変化を観察することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、照明装置を移動することなく観察中の試料に試薬等の液体を分注することができる分注付き顕微鏡を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による分注器付き顕微鏡は、試料が入った試料容器が載置されるステージと、試料容器をその上方から照明する照明装置と、照明装置によって照明された試料からの光を集光して観察像を形成する対物レンズと、試料容器内に試薬等の液体を注入する分注器と、試料容器への液体注入作業を行う注入位置と液体注入作業を行わない退避位置との間で、分注器を移動する移動装置と、照明装置に設けられ、分注器の注入位置への移動を可能とする開口とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の分注器付き顕微鏡において、照明装置は、対物レンズの光軸を中心とする円に沿ってリング状に配設された複数の光源を有し、開口は、複数の光源で囲まれた領域において前記光軸を含むように形成される。
請求項３の発明は、請求項２に記載の分注器付き顕微鏡において、対物レンズの瞳位置近傍に配置される位相差板と、照明装置が位相差板と光学的に共役な位置に配設されるように、照明装置の光軸方向位置を調整する位置調整手段とを備えたものである。
請求項４の発明は、請求項１に記載の分注器付き顕微鏡において、照明装置は、対物レンズの光軸を中心とする円に沿ってリング状に配設された複数の光源からなる第１の光源群と、開口と第１の光源群とで挟まれた領域の全域にわたって配設された複数の光源からなる第２の光源群とを備え、第１の光源群を点灯するとともに第２の光源群を消灯する第１の照明形態と、第１および第２の光源群を点灯する第２の照明形態とを切換制御する照明制御部を設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による顕微鏡の一実施の形態を示す図であり、分注器付き倒立顕微鏡の概略構成を示したものである。対物レンズ２が設けられた顕微鏡本体１には、落射照明装置３およびオートフォーカス装置４が設けられている。対物レンズ２からの観察光束は結像レンズ１２により結像され、観察像がＣＣＤ等の撮像素子１３によって撮像される。
【００１０】
また、顕微鏡本体１の上部には試料が載置される固定ステージ５が設けられている。固定ステージ５上にはｘ、ｙ、ｚの３軸方向に移動可能なｘｙｚステージ６が設けられており、試料容器であるウェルプレートＷＰ１はｘｙｚステージ６上に載置される。ｘｙｚステージ６はステージ制御部２０によって駆動制御される。ウェルプレートＷＰ１には多数のウェルＷが格子状に形成されており、ｘｙｚステージ６をｘ方向およびｙ方向に移動することにより観察しようとするウェルＷを光軸上に配置する。ｘｙｚステージ６上には試料を透過照明するための透過照明装置８が設けられており、透過照明装置８は上下位置調整装置９により上下することができる。透過照明装置８の点・消灯制御および上下位置調整装置９の駆動制御は照明制御部２１によって行われる。
【００１１】
また、固定ステージ５上には、ｘｙｚステージ６に載置されたウェルプレートＷＰ１のウェルＷに試薬等を分注する分注装置１０が設けられている。分注装置１０は、試薬を分注するためのノズル１０１が設けられたヘッド１００と、ヘッド１００を上下に移動するためのｚ駆動部１０２と、ヘッド１００をｘｙ方向に移動するためのｘｙ駆動部１０３と、試薬の吸引・注入を行わせるための分注ポンプ１０４と、分注ポンプ１０４，ｚ駆動部１０２およびｘｙ駆動部１０３の駆動を制御する制御部１０５とを備えている。ヘッド１００はチューブ１０６によって分注ポンプ１０４に接続されている。
【００１２】
固定ステージ５に載置されたウェルプレートＷＰ２のウェル内には観察試料に分注すべき試薬が入っており、これらの試薬を分注装置１０によってウェルプレートＷＰ１のウェルＷ内に分注する。なお、固定ステージ５には、試料を恒温・恒湿に保つとともに、暗箱としても機能するケーシング１１により覆われている。ｘｙｚステージ６や分注装置１０のヘッド１００，ｚ駆動部１０２およびｘｙ駆動部１０３などは、ケーシング１１内に配置される。
【００１３】
落射照明装置３を用いて蛍光観察を行う場合には、図１に示すように光軸上にフィルタブロック１４が挿入される。フィルタブロック１４には、励起フィルタ１４１，ダイクロイックミラー１４２およびバリアフィルタ１４３が設けられている。励起フィルタ１４１は、落射照明装置３の光源３００で発生した光に含まれる所定の波長域の光を励起光として透過する。その励起光はダイクロイックミラー１４２で反射され、対物レンズ２を介して光軸上に配置された試料を照明する。
【００１４】
蛍光観察を行う場合には、試料は予め蛍光物質を含む試薬によって染色されており、その試料に励起光が照射されると蛍光が発せられる。発生した蛍光は対物レンズ２を通った後にダイクロイックミラー１４２を透過し、不要な光はバリアフィルタ１４３によって除去され、必要な蛍光のみが結像レンズ１２によって撮像素子１３上に結像される。撮像素子１３からの撮像信号は画像処理部１５によって処理され、表示モニタ１６に顕微鏡画像が表示される。
【００１５】
また、透過照明装置８を用いて明視野観察や位相差観察を行う場合には、蛍光観察用のフィルタブロック１４を光路外へ退避させて観察を行う。なお、位相差観察を行う場合、対物レンズ２の瞳位置近傍に位相差板１８が配置された対物レンズ２を使用し、透過照明装置８のｚ位置が対物レンズ１の瞳位置と共役な位置になるように上下位置調整装置９で上下位置を調整する。
【００１６】
オートフォーカス装置４を用いて自動的に焦点調整を行う場合には、光軸上にミラー１９を挿入し試料からの光束をオートフォーカス装置４に導く。焦点調節は、ｘｙｚステージ６を光軸方向（ｚ方向）に移動して試料と対物レンズ２との距離を調整することにより行われる。２２はオートフォーカス装置４を制御するフォーカス制御部であり、２３は顕微鏡全体の制御を行うＣＰＵである。
【００１７】
図２は分注装置１０による分注動作を説明する図である。例えば、明視野観察や位相差観察を行う場合には、透過照明装置８により試料を照明して顕微鏡観察が行われる。図３（ａ）は透過照明装置８の平面図であり、対物レンズ２側から見た図である。図３（ａ）に示す透過照明装置８は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）８０がリング状に配設されており、位相差観察に適している。ＬＥＤ８０が設けられていない中央の円形部分は上下に貫通する孔８１となっている。
【００１８】
位相差観察では、ハロゲンランプ等の照明光をリング状スリットを介して試料に照射するが、図３（ａ）に示す透過照明装置８のようにリング状の光源とすることにより、リング状スリットを用いることなく同様の照明を行うことができる。各ＬＥＤ８０は光軸上に配置されたウェルＷを照射するように、光軸方向に傾けて設けられている（図１参照）。
【００１９】
観察中に分注作業を行う場合には、まず、分注装置１０のヘッド１００を降下させて、試薬用ウェルプレートＷＰ２のウェルＷの一つにノズル１０１を挿入する。そして、分注ポンプ１０４（図１参照）によって、ウェルＷ内の試薬をノズル１０１内に吸引する。試薬を吸引したならば、ヘッド１００を上昇させて透過照明装置８方向に平行移動させて、ヘッド１００の位置が透過照明装置８の孔８１の中心位置、すなわち光軸と一致したところで平行移動を停止する。その後、ヘッド１００を降下させて、ウェルプレートＷＰ１の観察を行っているウェルＷ内に注入する。注入が終了したならば、ヘッド１００を上述した場合と逆の手順で移動させてウェルプレートＷ２の位置に戻す。
【００２０】
図２に示すように、試薬注入の最中であっても光軸上に配置されたウェルＷは透過聡明装置８のＬＥＤ８０によって照明されているため、顕微鏡観察が可能となる。その結果、試薬注入の最中やその前後における試料細胞の変化を観察することができる。図３（ａ）に示す例ではＬＥＤ８０を円の全周にわたって配設しているが、図３（ｂ）に示す透過照明装置８Ｂのように切り欠き部８２を設けても良い。
【００２１】
図３（ｂ）ではＬＥＤ１個分について切り欠き部８２を設けている。この場合、ヘッド１００を孔８１の中心に平行移動させる際に、ノズル１０１が切り欠き部８２を通過するようにヘッド１００を平行移動させるようにしても良く、ヘッド上下移動時の移動距離を小さくすることができ分注作業時間が短縮される。もちろん、切り欠き部８２の幅寸法がヘッド１００の外径よりも大きい場合には、ヘッド１００が切り欠き部８２を通過するようにしても良い。位相差観察に図３（ｂ）のように切り欠き部８２を形成した照明装置を用いる場合には、切り欠き部８２の角度範囲αが３０度程度までならば適用が可能である。なお、透過照明装置８，８Ｂのようなリング状の照明光であっても、明視野観察を行うことは可能である。
【００２２】
また、図３（ｃ）や図４（ａ）に示すような透過照明装置８Ｃ、８Ｄを用いても良い。透過照明装置８Ｃの場合、切り欠き部８３が設けられた円板の全領域にＬＥＤ８０が配設されている。切り欠き部８３は透過照明装置８Ｃの中心まで延在している。一方、図４（ａ）に示す透過照明装置８Ｄでは、透過照明装置８Ｄの中心部に形成された貫通孔８４を除く円板の全領域にＬＥＤ８０が配設されている。
【００２３】
透過照明装置８Ｃの場合には、透過照明装置８Ｂの場合と同様にヘッド１００を移動させて分注作業を行わせる。透過照明装置８Ｄの場合、孔８４の内径がヘッド１００の外径よりも小さい場合には、図４（ｂ）のようにノズル１０１の全長を長くして、孔８４を介してノズル１０１をウェルＷ内に挿入する。なお、ノズル１０１の外径は数ｍｍ程度であるので、孔８４の内径はＬＥＤ１個分程度でよい。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）のＥ−Ｅ断面に対応する図である。
【００２４】
透過照明装置８Ｃ、８Ｄを用いた場合、円形領域のほぼ全域にＬＥＤ８０が配設されているため、リング状の透過照明装置８，８Ｂに比べて明視野観察の照明としてより適している。また、位相差観察を行う場合には、図４（ｃ）に示すように最も外側のＬＥＤ８０（第１光源群）だけ点灯し、それよりも内側に配設されているＬＥＤ８０（第２光源群）は消灯させる。その結果、リング状の透過照明装置８と全く同様の照明光が得られ、位相差観察を行うことができる。もちろん、内側のＬＥＤ８０をリング状に点灯させて使用しても良い。透過照明装置８Ｃの場合も同様に点・消灯制御して位相差観察を行う。
【００２５】
以上説明した実施の形態では光源としてＬＥＤ８０を用いたが、ＬＥＤに限らず様々な光源を用いることができる。また、観察像を撮像素子１３で撮像するタイプの顕微鏡に限らず、接眼レンズにより目視するタイプの顕微鏡にも適用することができる。
【００２６】
上述した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ウェルプレートＷＰ１は試料容器を、ヘッド１００およびノズル１０１は分注器を、上下位置調整装置９は位置調整手段を、孔８１，８４および切り欠き部８２，８３は開口を、ｚ駆動部１０２およびｘｙ駆動部１０３は移動装置をそれぞれ構成する。さらに、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、観察の最中に、照明装置を移動することなく観察中の試料に試薬等の液体を分注することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による顕微鏡の一実施の形態を示す図である。
【図２】分注装置１０による分注動作を説明する図である。
【図３】透過照明装置を説明する図であり、（ａ）は透過照明装置８を、（ｂ）は透過照明装置８Ｂを、（ｃ）は透過照明装置８Ｃをそれぞれ示す。
【図４】透過照明装置を説明する図であり、（ａ）は透過照明装置８Ｄの平面図、（ｂ）は分注時を示す断面図、（ｃ）は位相差観察時の透過照明装置８Ｄを示す図である。
【符号の説明】
１  顕微鏡本体
２  対物レンズ
５  固定ステージ
６  ｘｙｚステージ
８，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ  透過照明装置
９  上下位置調整装置
１０  分注装置
１８  位相差板
２０  ステージ制御部
２１  照明制御部
８０  ＬＥＤ
８１，８４  孔
８２，８３  切り欠き部
１００  ヘッド
１０１  ノズル
１０２  ｚ駆動部
１０３  ｘｙ駆動部
Ｗ  ウェル
ＷＰ１，ＷＰ２  ウェルプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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