(57)【要約】【課題】マウス等の小動物の脳等の働きを、小動物の自由な動作を許容しつつ光学的に観察する。【解決手段】被検体Ａに固定され、被検体Ａの動作とともに移動させられる可搬装置２と、被検体Ａの外部に配置された外部装置３と備え、可搬装置２が、光源と、光源からの光を被検体Ａの観察対象部位に照射する照明光学系と、観察対象部位からの光を導光する検出光学系と、検出光学系により導光された光を検出し電気信号に変換する光検出器と、光検出器から出力された電気信号を無線により送信する送信器５とを備え、外部装置３が、可搬装置２から送信されてきた電気信号を受信する受信器２０と、受信器２０により受信された電気信号を処理する信号処理部２１とを備える光学的観察システム１を提供する。【選択図】図１
2013019806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に固定され、被検体の動作とともに移動させられる可搬装置と、
前記被検体の外部に配置された外部装置と備え、
前記可搬装置が、光源と、該光源からの光を被検体の観察対象部位に照射する照明光学系と、前記観察対象部位からの光を導光する検出光学系と、該検出光学系により導光された光を検出し電気信号に変換する光検出器と、該光検出器から出力された電気信号を無線により送信する送信器とを備え、
前記外部装置が、前記可搬装置から送信されてきた電気信号を受信する受信器と、該受信器により受信された電気信号を処理する信号処理部とを備える光学的観察システム。
【請求項２】
前記照明光学系が、前記光源からの光を集光するコレクタレンズと、該コレクタレンズにより集光された光を集光して前記観察対象部位に照射する対物レンズとを備え、
前記コレクタレンズおよび前記対物レンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されている請求項１に記載の光学的観察システム。
【請求項３】
前記コレクタレンズにより集光された前記光源からの光を前記対物レンズの瞳にリレーするリレーレンズを備え、
該リレーレンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されている請求項２に記載の光学的観察システム。
【請求項４】
前記検出光学系が、前記対物レンズにより集光された前記観察対象部位からの光を前記光検出器にリレーするリレーレンズを備え、
該リレーレンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学的観察システム。
【請求項５】
被検体に該被検体とともに移動させられる可動装置を固定して、該可動装置の光源からの光を前記被検体の観察対象部位に照射するステップと、
前記可搬装置が、前記観察対象部位からの光を検出し、電気信号に変換するステップと、
前記可搬装置が、電気信号に変換された検出光の情報を無線により送信するステップと、
前記可搬装置から送信されてきた電気信号を、前記被検体の外部に配置された外部装置により受信して処理するステップとを含む被検体の観察方法。
【請求項６】
前記可搬装置が、前記光源からの光の射出および前記観察対象部位からの光の集光を行う対物レンズを備えるとともに、該対物レンズが前記観察対象部位に刺される尖端を備える請求項５に記載の被検体の観察方法。
【請求項７】
前記観察対象部位が、前記被検体の脳である請求項５または請求項６に記載の被検体の観察方法。
【請求項８】
前記観察対象部位からの光が、蛍光または発光である請求項５から請求項７のいずれかに記載の被検体の観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学的観察システムおよび被検体の観察方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マウス等の小動物から発せられる放射線を電位信号として検出し、検出された電位信号を無線によって解析装置に送信する観察システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２９８７００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、マウス等の脳の働きは光学的に検出することが可能であり、特許文献１の電位信号を検出する観察システムでは観察することができない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、マウス等の小動物の脳等の働きを、小動物の自由な動作を許容しつつ光学的に観察することができる光学的観察システムおよび被検体の観察方法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】
【０００５】
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、被検体に固定され、被検体の動作とともに移動させられる可搬装置と、前記被検体の外部に配置された外部装置と備え、前記可搬装置が、光源と、該光源からの光を被検体の観察対象部位に照射する照明光学系と、前記観察対象部位からの光を導光する検出光学系と、該検出光学系により導光された光を検出し電気信号に変換する光検出器と、該光検出器から出力された電気信号を無線により送信する送信器とを備え、前記外部装置が、前記可搬装置から送信されてきた電気信号を受信する受信器と、該受信器により受信された電気信号を処理する信号処理部とを備える光学的観察システムを提供する。
【０００６】
本発明によれば、可搬装置を被検体に固定し、可搬装置に設けられた光源から発せられた光を照明光学系によって被検体の観察対象部位に照射すると、観察対象部位から戻る光が、検出光学系によって導光されて光検出器により検出され、電気信号に変換される。そして、電気信号は可搬装置に設けられた送信器により送信され、被検体の外部に配置された外部装置の受信器により受信される。そして、受信器により受信された電気信号は、信号処理部において処理される。これにより、被検体に固定した可搬装置により光学的に検出された情報を被検体から離れた場所において処理することができる。したがって、マウス等の被検体の脳等の働きを、被検体の自由な動作を許容しつつ光学的に観察することができる。
【０００７】
上記発明においては、前記照明光学系が、前記光源からの光を集光するコレクタレンズと、該コレクタレンズにより集光された光を集光して前記観察対象部位に照射する対物レンズとを備え、前記コレクタレンズおよび前記対物レンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されていてもよい。
このようにすることで、光源からの光がコレクタレンズにより集光され、対物レンズを介して観察対象部位に効率的に照射される。この場合に、コレクタレンズおよび対物レンズをＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成することで、照明光学系全体をコンパクトに構成することができ、被検体に搭載されて被検体とともに移動する可搬装置の軽量化を図り、被検体の運動を阻害することなく光学的な観察を行うことができる。
【０００８】
また、上記発明においては、前記コレクタレンズにより集光された前記光源からの光を前記対物レンズの瞳にリレーするリレーレンズを備え、該リレーレンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されていてもよい。
このようにすることで、コレクタレンズにより集光された光源からの光がリレーレンズによりリレーされ、光束径を細く維持することができる。これにより、光束がケラれることを防止しつつ、ポイント照明を行うことができる。また、このリレーレンズをＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成することで、照明光学系全体をコンパクトに構成することができ、被検体に搭載されて被検体とともに移動する可搬装置の軽量化を図り、被検体の運動を阻害することなく光学的な観察を行うことができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記検出光学系が、前記対物レンズにより集光された前記観察対象部位からの光を前記光検出器にリレーするリレーレンズを備え、該リレーレンズが、ＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成されていてもよい。
このようにすることで、観察対象部位から発せられた光が対物レンズにより集光された後、リレーレンズによってリレーされて光検出器により検出される。このリレーレンズをＧＲＩＮレンズまたは非球面レンズにより構成することで、検出光学系全体をコンパクトに構成することができ、被検体に搭載されて被検体とともに移動する可搬装置の軽量化を図り、被検体の運動を阻害することなく光学的な観察を行うことができる。
【００１０】
また、本発明は、被検体に該被検体とともに移動させられる可動装置を固定して、該可動装置の光源からの光を前記被検体の観察対象部位に照射するステップと、前記可搬装置が、前記観察対象部位からの光を検出し、電気信号に変換するステップと、前記可搬装置が、電気信号に変換された検出光の情報を無線により送信するステップと、前記可搬装置から送信されてきた電気信号を、前記被検体の外部に配置された外部装置により受信して処理するステップとを含む被検体の観察方法を提供する。
【００１１】
上記発明においては、前記可搬装置が、前記光源からの光の射出および前記観察対象部位からの光の集光を行う対物レンズを備えるとともに、該対物レンズが前記観察対象部位に刺される尖端を備えていてもよい。
また、上記発明においては、前記観察対象部位が、前記被検体の脳であってもよい。
また、前記観察対象部位からの光が、蛍光または発光であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マウス等の小動物の脳等の働きを、小動物の自由な動作を許容しつつ光学的に観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学的観察システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の光学的観察システムの装置本体の内部の光学部品を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る光学的観察システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光学的観察システム１は、図１に示されるように、マウス等の小動物等の被検体Ａに固定される可搬装置２と、被検体Ａから離れた位置に配置される外部装置３とを備えている。
【００１５】
可搬装置２は、図１に示されるように、被検体Ａの頭部に固定される装置本体４と、胴部に固定される送信部５とを備えている。装置本体４は、図２に示されるように、ＬＥＤ光を射出するＬＥＤ等の光源６と、該光源６からのＬＥＤ光を観察対象部位Ｂに照射する照明光学系７と、観察対象部位Ｂにおいて発生した蛍光を導光する検出光学系８と、該検出光学系８により導光された蛍光を検出する光検出器９とを備えている。
【００１６】
照明光学系７は、光源６から発せられたＬＥＤ光を集光するコレクタレンズ１０と、光路を９０°折り曲げるプリズム１１と、ＬＥＤ光内の所定の励起波長帯域のＬＥＤ光のみを透過させる励起フィルタ１２と、該励起フィルタ１２を通過したＬＥＤ光をリレーするリレーレンズ１３と、該リレーレンズ１３によりリレーされたＬＥＤ光を反射して９０°偏向する一方、蛍光を透過するダイクロイックミラー１４と、該ダイクロイックミラー１４により反射されたＬＥＤ光を観察対象部位Ｂに集光する対物レンズ１５とを備えている。
【００１７】
コレクタレンズ１０、リレーレンズ１３および対物レンズ１５は、ＧＲＩＮレンズによって構成されている。対物レンズ１５は、被検体Ａ（例えば、脳組織）に容易に刺される尖端１５ａを有するとともに、ＬＥＤ光を９０°偏向して側方に射出させる偏向面１５ｂを有している。
【００１８】
検出光学系８は、対物レンズ１５により集光されダイクロイックミラー１４を透過した蛍光内に含まれる励起波長帯域の光を遮断し蛍光のみを透過させるバリアフィルタ１６と、該バリアフィルタ１６を透過した蛍光をリレーするリレーレンズ１７とを備えている。リレーレンズ１７もＧＲＩＮレンズによって構成されている。
【００１９】
光検出器９は、例えば、フォトダイオードであり、蛍光を受光するとその強度に応じた電気信号を出力するようになっている。
送信部５は、例えば、光検出器９から出力された電気信号を、無線により外部に送信する送信器（図示略）と、可搬装置３全体に電力供給を行うバッテリ（図示略）とを備えている。
【００２０】
外部装置３は、送信器により可搬装置２から送られてきた電気信号を受信する受信器２０と、該受信器２０により受信された電気信号を処理する信号処理部２１と、モニタ２２を備えている。信号処理部２１は、電気信号から画像を生成する画像化処理と、生成された画像をモニタ２２に表示する表示処理とを行うようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る光学的観察システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る光学的観察システム１を用いてマウス等の被検体Ａの光学的な観察を行うには、可搬装置２の装置本体４に備えられた対物レンズ１５の尖端１５ａを被検体Ａの観察対象、例えば、脳に刺して、装置本体４を被検体Ａの頭部に固定する。また、バッテリを含む比較的重量の大きな送信部５は被検体Ａの胴体にベルト等によって固定する。
【００２２】
そして、光源６を作動させＬＥＤ光を射出させると、射出されたＬＥＤ光はコレクタレンズ１０により集光され、プリズム１１により偏向され、励起フィルタ１２を通過した励起波長帯域のＬＥＤ光がリレーレンズ１３によりリレーされた後、ダイクロイックミラー１４により反射されて対物レンズ１５を介して観察対象部位Ｂに照射される。対物レンズ１５は偏向面１５ｂを有しているので、ＬＥＤ光は９０°偏向されて、対物レンズ１５を刺した方向に対して側方に位置する観察対象部位Ｂに照射される。
【００２３】
観察対象部位Ｂにおいて発生した蛍光は、対物レンズ１５により集光され、ダイクロイックミラー１４を透過して、バリアフィルタ１６により励起波長帯域のＬＥＤ光が除去されたものがリレーレンズ１７によりリレーされて光検出器９により検出される。光検出器９においては、蛍光の強度に応じた強度の電気信号が出力され、送信部５に送られる。
【００２４】
送信部５においては、装置本体４から送られてきた電気信号が送信器によって無線により外部に送信される。
外部装置３においては、送信器から送られてきた電気信号が受信され、信号処理部２１によって画像化された後、モニタ２２に表示される。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る光学的観察システム１によれば、被検体Ａに搭載した装置本体４が、観察対象部位ＢにＬＥＤ光を照射することにより発生した蛍光を検出し、電気信号に変換して出力し、無線によって外部に送信するので、被検体Ａの動きを拘束することなく、自由に活動させた状態での観察対象部位Ｂの状態を光学的に観察することができるという利点がある。
【００２６】
この場合において、本実施形態に係る光学的観察システム１によれば、コレクタレンズ１０、リレーレンズ１３，１７および対物レンズ１５をＧＲＩＮレンズによって構成しているので、照明光学系７および検出光学系８がコンパクトに構成され、可搬装置２を小型軽量に構成することができる。その結果、被検体Ａにかかる負担を軽減して、活動を阻害することを防止し、ストレスの少ない自由な活動状態における観察を行うことができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、コレクタレンズ１０、リレーレンズ１３，１７および対物レンズ１５をＧＲＩＮレンズによって構成したが、これに代えて、非球面レンズによって構成してもよい。また、照明光学系７にリレーレンズ１３を配置することにより、観察対象部位Ｂに対して照明範囲を絞ったポイント照明を可能としたが、これに代えて、リレーレンズ１３を用いることなく、広域照明を行うことにしてもよい。
【００２８】
また、本実施形態においては、観察対象部位において発生した蛍光を検出しているが、例えば、ルシフェラーゼなどのレポータ分子による発光を検出することにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ  被検体
Ｂ  観察対象部位
１  光学的観察システム
２  可搬装置
３  外部装置
５  送信部（送信器）
６  光源
７  照明光学系
８  検出光学系
９  光検出器
１０  コレクタレンズ
１３  リレーレンズ
１５  対物レンズ
１７  リレーレンズ
２０  受信器
２１  信号処理部
【図１】
2013019806.tif 000003
【図２】
2013019806.tif 000004