(57)【要約】【課題】試料の振動を過度に抑制することなく、ブレの少ない鮮明な観察像を取得する。【解決手段】試料Ａの観察範囲からの光を集光する対物レンズ６と、該対物レンズ６による観察範囲またはその近傍において試料Ａに接触させられる接触部４ａと、該接触部４ａに接続され該接触部４ａを試料Ａに接触状態に維持する押圧力を付与する弾性板部材９と、該弾性板部材９に発生する弾性変形を検出する変形検出手段１５と、該変形検出手段１５により検出された弾性変形に基づいて対物レンズ６を駆動する駆動機構７とを備える生体観察装置１を提供する。【選択図】      図１
2009048089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の観察範囲からの光を集光する対物レンズと、
該対物レンズによる観察範囲またはその近傍において前記試料に接触させられる接触部と、
該接触部に接続され該接触部を試料に接触状態に維持する押圧力を付与する弾性板部材と、
該弾性板部材に発生する弾性変形を検出する変形検出手段と、
該変形検出手段により検出された弾性変形に基づいて前記対物レンズを駆動する駆動機構とを備える生体観察装置。
【請求項２】
前記弾性板部材が、複数方向に弾性変形可能に設けられ、
前記変形検出手段が、前記弾性板部材の複数方向の弾性変形をそれぞれ検出するように設けられている請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記複数の変形方向が、相互に直交する３方向である請求項２に記載の生体観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体を生きたまま顕微鏡で観察する場合に、生体の呼吸や拍動、脈動等の振動により観察像がブレてしまう不都合を回避するために、生体を機械的に固定するスタビライザを備える生体観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特界２００５ー３３８６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の生体観察装置は、スタビライザの剛性を高くすることで、生体を機械的に固定して、振動を抑制し、観察像のブレを防止することができるものの、振動抑制効果を高めるためにスタビライザの押し付け力を強くすると、生体に過度の外力を加えて生体の健全性を阻害する可能性がある。
したがって、生体の健全性を維持しながら振動を抑制するには、スタビライザの押し付け力を適度に調節することが必要となり、調節作業が煩わしいという不都合がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、試料の振動を過度に抑制することなく、ブレの少ない鮮明な観察像を取得することができる生体観察装置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、試料の観察範囲からの光を集光する対物レンズと、該対物レンズによる観察範囲またはその近傍において前記試料に接触させられる接触部と、該接触部に接続され該接触部を試料に接触状態に維持する押圧力を付与する弾性板部材と、該弾性板部材に発生する弾性変形を検出する変形検出手段と、該変形検出手段により検出された弾性変形に基づいて前記対物レンズを駆動する駆動機構とを備える生体観察装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、対物レンズによる観察範囲またはその近傍に接触部を接触させると、試料の振動に応じて接触部が変位させられる。接触部には弾性板部材が接続されているので、接触部が変位させられると弾性板部材が弾性変形させられて、その変位量に応じた押圧力が試料に付与されることにより試料の振動がある程度抑制される。また、弾性板部材が弾性変形させられると、変形検出手段により弾性変形が検出される。
【０００７】
そして、駆動機構の作動により、対物レンズが検出された弾性変形に応じた量だけ駆動される。変形検出手段により検出される弾性板部材の弾性変形は、弾性板部材を弾性変形させて変位する接触部の変位を表しているので、該接触部の変位の方向と同一方向に同一の変位量だけ対物レンズを駆動することにより、ブレのない観察像を取得することができる。
すなわち、本発明によれば、試料に接触させた接触部に強い力を加えて試料の振動を抑制するのではなく、試料の振動を許容しつつある程度抑制してこれを検出するので、試料の健全性を阻害することなく、鮮明な観察を行うことができる。
【０００８】
上記発明においては、前記弾性板部材が、複数方向に弾性変形可能に設けられ、前記変形検出手段が、前記弾性板部材の複数方向の弾性変形をそれぞれ検出するように設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、試料が異なる複数方向に振動してもこれを検出してその振動方向に対物レンズを駆動することができ、ブレのより少ない観察像を取得することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記複数の変形方向が、相互に直交する３方向であることとしてもよい。
このようにすることで、原理的には全ての方向に発生する振動に追従させて対物レンズを駆動させることができ、ブレのより少ない観察像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、試料の振動を過度に抑制することなく、ブレの少ない鮮明な観察像を取得することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る生体観察装置１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１は、図１に示されるように、実験小動物等の試料Ａを載置するステージ２と、該ステージ２上の試料Ａからの反射光あるいは蛍光等の光を集光して観察像を取得する観察光学系３と、該観察光学系３の視野範囲内の試料Ａの動的挙動を抑制するスタビライザ４と、観察光学系３を制御する制御部５とを備えている。
ステージ２は、試料Ａを搭載し、ダイヤル２ａの操作によって、水平２方向（Ｘ，Ｙ方向）に移動させることができるようになっている。
【００１２】
観察光学系３は、試料Ａからの光を集光する対物レンズ６と、該対物レンズ６を水平２方向（ＸＹ方向）および垂直方向（Ｚ方向）に移動させる駆動機構７とを備えている。駆動機構７としては、例えば、ピエゾアクチュエータが用いられる。また、対物レンズ６および駆動機構７は、昇降機構８によって全体的に上下動させられるようになっている。また、観察光学系３は、対物レンズ６により集光された光を撮影して画像を取得する図示しない撮像装置を備えている。例えば、撮像装置には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の一般的な２次元撮像素子を用いたものや、ラインレーザやスポットレーザのスキャン機構と１次元あるいは点状の撮像素子とを組み合わせたものなどを用いる。
【００１３】
スタビライザ４は、図２に示されるように、対物レンズ６の視野範囲Ｂ（観察範囲）の外側に配置される略円環状の先端部４ａと、該先端部４ａを支持するアーム部４ｂと、該アーム部４ｂが接続される弾性板部材９と、該弾性板部材９、アーム部４ｂおよび先端部４ａを昇降させるスタビライザ昇降機構１０とを備えている。
【００１４】
弾性板部材９は、図２に示されるように、下端部１１ａをスタビライザ昇降機構１０のスライダ１０ａから延びるブラケット１０ｂに固定され、鉛直上方に延びるＸ方向弾性板１１と、該Ｘ方向弾性板１１の上端部１１ｂに一辺が固定され、略水平に延びる比較的剛性の高い四角形の剛体板１２と、該剛体板１２の他辺に固定され、鉛直下方に延びるＹ方向弾性板１３と、該Ｙ方向弾性板１３の下端部１３ａから水平方向に延びるＺ方向弾性板１４とを備えている。
【００１５】
各弾性板１１，１３，１４は片持ち梁状に構成され、例えば、図２に示される例では、Ｘ方向弾性板１１は、固定された下端部１１ａに対して上端部１１ｂをＸ方向に変位させ、Ｙ方向弾性板１３は剛体板１２に固定された上端部１３ｂに対して下端部１３ａをＹ方向に変位させ、Ｚ方向弾性板１４はＹ方向弾性板１３の下端部１３ａに固定された一端部１４ａに対して他端部１４ｂをＺ方向に変位させることができるようになっている。
各弾性板１１，１３，１４には、その弾性変形を検出するための歪みゲージ１５が貼り付けられている。
【００１６】
前記制御部５は、歪みゲージ１５から出力された各弾性板１１，１３，１４の歪み量に基づいて、各弾性板１１，１３，１４の端部１１ｂ，１３ａ，１４ｂにおける変位量を算出し、その変位の方向と同一方向および同一変位量だけ前記対物レンズ６を変位させるように駆動機構７を制御するようになっている。歪み量からの変位量の算出は、例えば、予め測定して補正式もしくはルックアップテーブルにより行うこととすればよい。
駆動機構７の制御は、駆動機構７に備えられた、例えば、歪みゲージ（図示略）のようなセンサからの出力に基づいて検出される対物レンズ６の位置と各弾性板１１，１３，１４の端部１１ｂ，１３ａ，１４ｂの変位量との偏差がゼロになるように、例えば、ＰＩＤ等の任意の制御法則によって制御されるようになっている。
【００１７】
このように構成された本実施形態に係る生体観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体観察装置１を用いて実験小動物等の試料Ａを生きたまま観察するには、麻酔により睡眠状態にした試料Ａをステージ２上に固定して、表皮を切開し、臓器Ｃを露出させる。そして、ステージ２を作動させて観察しようとする臓器Ｃが対物レンズ６およびスタビライザ４の接触部４ａの鉛直下方に配される位置まで試料Ａを移動させる。
【００１８】
この後に、スタビライザ昇降機構１０を作動させて、スタビライザ４を下降させ、接触部４ａを臓器Ｃの観察範囲Ｂの周囲に接触させる。同様に、昇降機構８を作動させて対物レンズ６および駆動機構７を下降させ、対物レンズ６の焦点位置を臓器Ｃの表面に一致させる。
【００１９】
スタビライザ４の接触部４ａを臓器Ｃの表面に接触させることにより、接触部４ａを臓器Ｃの表面に固定し、臓器Ｃの拍動あるいは脈動に従って、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に変位させる。スタビライザ４は接触部４ａを臓器Ｃの表面に固定した状態に維持できる程度の必要最小限の押圧力を臓器Ｃに付与することにより、臓器Ｃの拍動あるいは脈動を抑制し、接触部４ａは抑制された変位量で変位させられるようになる。接触部４ａが変位すると、アーム４ｂが変位し、該アーム４ｂに接続されている弾性板部材９が弾性変形させられる。
【００２０】
弾性板部材９は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に弾性変形可能な３つの弾性板１１，１３，１４を有しているので、アーム４ｂから伝達されてくる臓器Ｃの振動方向に応じて、それぞれ変位させられる。例えば、臓器ＣがＸ方向のみに変位している場合には、Ｚ方向弾性板１４、Ｙ方向弾性板１３はそれぞれ変形することなくアーム４ｂから伝達されてくるＸ方向の変位が剛体板１２を介してＸ方向弾性板１１に伝達され、Ｘ方向弾性板１１の上端部１１ｂがＸ方向に変位することにより弾性変形させられる。これにより、Ｘ方向弾性板１１に貼り付けられた歪みゲージ１５のみから弾性変形量に応じた信号が出力されるので、制御部５が歪みゲージ１５からの出力信号に基づいて駆動機構７を作動させて、Ｘ方向弾性板１１の上端部１１ｂの変位量と同じ量だけ同一方向に対物レンズ６を移動させる。
【００２１】
臓器ＣがＹ方向あるいはＺ方向のみに変位している場合については上記と同様であり、また、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のいずれか２つ以上の変位が組み合わせられている場合においても、各弾性板１１，１３，１４を弾性変形させることにより臓器Ｃの変位方向と同一方向に同一の変位量だけ対物レンズ６を移動させることができる。
【００２２】
その結果、対物レンズ６は、臓器Ｃに対して常に同一の相対位置関係に固定されて同一の視野範囲Ｂを観察し続けることができ、あたかも静止している臓器Ｃを観察しているかのようなブレの少ない鮮明な観察像を得ることができる。
この場合において、本実施形態に係る生体観察装置１によれば、スタビライザ４が強い力で臓器Ｃの振動を押さえつけるのではなく、臓器Ｃの振動をある程度抑制するだけで振動を許容しつつ観察像のブレを抑えるので、臓器Ｃに対して過度のストレスを与えることがなく、臓器Ｃの健全性を維持することができるという利点がある。
【００２３】
なお、本実施形態においては、弾性板部材９が直交する３方向に弾性変形可能な３つの弾性板を備えることとしたが、これに限定されるものではなく、１つまたは２つの弾性板を有することとしてもよい。
また、本実施形態においては、弾性板部材９に発生する弾性変形を検出する手段として歪みゲージを使用したが、この他の光学式、磁気式などの微小変位を検出するセンサを用いることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の生体観察装置のスタビライザに備えられる弾性板部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  試料
Ｂ  観察範囲
６  対物レンズ
４ａ  接触部
９  弾性板部材
１５  歪みゲージ（変形検出手段）
７  駆動機構
１  生体観察装置
【図１】
2009048089.tif 000003
【図２】
2009048089.tif 000004