(57)【要約】【課題】生体イメージングにおいて生体組織の動きを大幅に減少させることができるとともに組織に損傷を与えることがなく、共焦点レーザ顕微鏡を用いて深さ方向の積層イメージを得ることを可能とする生体臓器支持装置および方法を提供する。【解決手段】生体臓器支持装置１は、生体動物１８の臓器２０を載せるための支持ステージ２を備える。生体動物１８の臓器２０を、生体動物１８の本体と切り離すことなく体外に引き出し、引き出した臓器２０を支持ステージ２に載せることで臓器２０を支持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体動物の臓器を載せるための支持ステージを備えることを特徴とする生体臓器支持装置。
【請求項２】
前記支持ステージに連結し該支持ステージの位置及び姿勢を三次元的に調整可能なステージ調整機構を備える、請求項１記載の生体臓器支持装置。
【請求項３】
前記支持ステージは単一の平板状部材からなる、請求項１又は２記載の生体臓器支持装置。
【請求項４】
前記支持ステージは、底部平板と、該底部平板の一端に連結し該一端から上方に延びる側部平板とからなる、請求項１又は２記載の生体臓器支持装置。
【請求項５】
前記支持ステージは下に凸となる中空半球型の形状を有する、請求項１又は２記載の生体臓器支持装置。
【請求項６】
生体動物の臓器を、該生体動物の本体と切り離すことなく体外に引き出し、引き出した前記臓器を支持ステージに載せることで該臓器を支持する、ことを特徴とする生体臓器支持方法。
【請求項７】
前記臓器は、肝臓、腸、脾臓、すい臓、腎臓、子宮、卵巣、精巣、前立腺、膀胱、胃、または消化管である、請求項６記載の生体臓器支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体動物の臓器を支持するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体動物の組織を観察する生体イメージングは、生体における細胞の機能や相互作用の研究を可能にする技術である。この技術は、以前では得られなかった、病気の進行や治療の反応などを理解するための新しい重要な情報を提供するものである。
【０００３】
しかし、肝臓、すい臓、腎臓などのような腹腔内の柔らかい組織・臓器に対して生体イメージングを実施した場合、生体イメージング中における呼吸・鼓動・脈動などによって引き起こされる生体動物の動き（振動）によって、得られる画像にぶれが生じるという問題がある。このような問題は、柔らかい組織・臓器における細胞や細胞内小器官の動態を明らかにする高精細イメージング技術の開発にとって大きな障害となっている。
【０００４】
これまで、スタビライザを臓器の上に押し当てて臓器・組織の脈動を抑える方法が提案されている。しかし、この方法によっても臓器・組織の脈動を効果的に抑えることは困難であるため、生体組織の鮮明な画像を得ることができないという問題がある。また、従来のスタビライザによる方法は、臓器が動かないように押えるために接触部分における圧迫で生体組織を損傷させる恐れがある。なお、スタビライザの一例を開示するものとしては、下記特許文献１がある。
【０００５】
また、近年、組織の深さ方向の各位置における像を重ね合わせて三次元構造をコンピュータ上で再構築することができる共焦点レーザ顕微鏡が生体イメージングに利用されることがある。図５は、共焦点レーザ顕微鏡に適用するための従来のスタビライザ３１の構成を示す図である。符号３０で示したものは、共焦点レーザ顕微鏡のスティックレンズである。スティックレンズ３０はベース部３６に取り付けられている。スタビライザ３１は、スティックレンズ３０の先端部に装着され、ベース部３６に取り付けられた固定装置３３により、スティックレンズ３０に対する相対移動が拘束された状態で固定されている。またスタビライザ３１の先端には透過窓（ガラス）３２が設けられており、スティックレンズ３０からのレーザ光を透過させるようになっている。
【０００６】
このように従来のスタビライザ３１は、スティックレンズ３１に対する相対移動が拘束されているので、スタビライザ３１の臓器３５に対する相対的位置を固定したまま、スタビライザ３１内部でスティックレンズ３０のみを上下に移動させることができない。また、透過窓３２のガラス面とスティックレンズ３０内のレンズ面との間には適正な距離が必要であり、この理由からもスタビライザ３１とスティックレンズ３０は一体的に移動せざるを得ない。このような制約から、結果的に、単一平面上の画像しか得られないという問題がある。また、複数の深さ位置の画像を得るために、スティックレンズ３０をスタビライザ３１ごと臓器３５の方へ押し込むと、臓器３５へのダメージが大きくなるという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特公平６−１４９２１号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、生体イメージングにおいて生体組織の動きを大幅に減少させることができるとともに組織に損傷を与えることがなく、また、共焦点レーザ顕微鏡を用いて深さ方向の積層イメージを得ることを可能とする生体臓器支持装置および方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の生体臓器支持装置および方法は、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
（１）本発明の生体臓器支持装置は、生体動物の臓器を載せるための支持ステージを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記の本発明の構成によれば、生体臓器を支持ステージの上に載せて支持することで、この臓器は、一部の領域のみで動物の本体につながり、他の大部分については本体から離れた状態となる。上記の一部の領域は、臓器と動物の本体とをつなぐ柔らかいブリッジとなり、緩衝体として機能する。このため、呼吸・鼓動・脈動などの本体からの動き（振動）が支持ステージに載った臓器まで伝わりにくくなる。これにより、支持ステージ上での組織の動きが少なくなるので、生体イメージングにおいて生体組織の鮮明な画像を得ることができる。また、上から押し当てて動きを抑制する従来のスタビライザと異なり、単に載せて支持するものであるため、生体組織を圧迫することが無く、生体組織を損傷させる恐れがない。しかも、従来のスタビライザと異なり、臓器を単に載せて支持するものであるため、共焦点レーザ顕微鏡を用いる場合でも焦点面の深さを変える際の障害が無いので、共焦点レーザ顕微鏡を用いて深さ方向の積層イメージを容易に得ることができる。
【００１２】
（２）また上記（１）の生体臓器支持装置において、前記支持ステージに連結し該支持ステージの位置及び姿勢を三次元的に調整可能なステージ調整機構を備える、ことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、支持ステージの位置及び姿勢を三次元的に動かして調整することができるので、生体動物における様々な臓器に容易にアクセスすることができる。
【００１４】
（３）また上記（１）又は（２）の生体臓器支持装置において、前記支持ステージは単一の平板状部材からなる、ことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成の支持ステージは、肝臓やすい臓を支持するのに好適である。
【００１６】
（４）また上記（１）又は（２）の生体臓器支持装置において、前記支持ステージは、底部平板と、該底部平板の一端に連結し該一端から上方に延びる側部平板とからなる、ことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成の支持ステージは、腎臓を支持するのに好適である。側部平板により胴体からの横方向の動きの影響に対して腎臓を保護できる。
【００１８】
（５）また上記（１）又は（２）の生体臓器支持装置において、前記支持ステージは下に凸となる中空半球型の形状を有する、ことを特徴とする。
【００１９】
上記の構成の支持ステージは、睾丸や卵巣を支持するのに好適である。半球型の支持ステージはこれらの臓器の形状によく適合するため安全に保持できる。
【００２０】
（６）また本発明の生体臓器支持方法は、生体動物の臓器を、該生体動物の本体と切り離すことなく体外に引き出し、引き出した前記臓器を支持ステージに載せることで該臓器を支持する、ことを特徴とする。
【００２１】
上記の本発明の方法によれば、呼吸・心鼓動・脈動などの本体からの動きが支持ステージに載った臓器まで伝わりにくくなる。これにより、支持ステージ上での組織の動きが少なくなるので、生体組織の鮮明な画像を得ることができる。
【００２２】
（７）また上記（６）の生体臓器支持方法において、前記臓器は、肝臓、腸、脾臓、すい臓、腎臓、子宮、卵巣、精巣、前立腺、膀胱、胃、または消化管である、ことを特徴とする。
【００２３】
上記に列挙した臓器は柔らかいため、動物の本体とつながる部分が柔らかく、本体からの動きを少なくする緩衝体としての機能が高く、支持ステージ上での組織の動きを大幅に減少させることができる。したがって、本発明の生体臓器支持方法は、これらの臓器を対象とした生体イメージングに対して特に有用である。
【発明の効果】
【００２４】
上述したように、本発明によれば、生体イメージングにおいて生体組織の動きを大幅に減少させることができるとともに組織に損傷を与えることがない。したがって、生体組織を観察後、生体内に戻し経時的に観察することができる。また、共焦点レーザ顕微鏡を用いて深さ方向の積層イメージを容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態にかかる生体臓器支持装置１の構成図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
図１に示すように、生体臓器支持装置１は、観察対象となる生体動物の臓器を載せるための支持ステージ２と、支持ステージ２に連結し支持ステージ２の位置及び姿勢を三次元的に調整可能なステージ調整機構３と、ステージ調整機構３が固定されたベースプレート１６とを備える。
【００２７】
上記の支持ステージ２は、組織を観察しようとする臓器を載せて安定して保持できるような適切な形状に設定されるのがよい。この点についての詳細は後述する。
【００２８】
ステージ調整機構３は、支持ステージ２の一端に連結されたアーム４を備える。アーム４は、支持ステージ２と一体となって位置及び姿勢が変化するように支持ステージ２に固着されている。本実施形態では、アーム４は、支持ステージ２の一端から斜め上方に延びている。
【００２９】
また、ステージ調整機構３は、ベースプレート１６に対して垂直に設置された垂直ビーム５と、垂直ビーム５に対して上下方向（Ｚ方向）に位置調整可能に取り付けられた第１スライド部材６と、第１水平方向（Ｙ方向）に第１スライド部材６に対して位置調整可能に取り付けられた第２スライド部材７と、第１水平方向と直角な第２水平方向（Ｘ方向）に第２スライド部材７に対して位置調整可能に取り付けられた第３スライド部材８を備える。
【００３０】
第１スライド部材６のＺ方向の位置は、第１調整ダイヤル１３を回すことで調整することができる。第２スライド部材７のＹ方向の位置は、第２調整ダイヤル１４を回すことで調整することができる。第３スライド部材８のＸ方向の位置は、第３調整ダイヤル１５を回すことで調整することができる。
【００３１】
このようなステージ調整機構３の構成により、支持ステージ２の位置を三次元的に変化させることで、可動範囲内で任意の位置に調整することができる。なお、支持ステージ２の位置を三次元的に変化させることができる限りで、上述した構成以外の構成を採用してもよい。
【００３２】
ステージ調整機構３は、さらに、第３スライド部材８からアーム４の間に２つのボールジョイント１０，１１を備える。２つのボールジョイント１０，１１により、アーム４と一体的に動くように連結された支持ステージ２の姿勢を三次元的に変化させることで、可動範囲内で任意の姿勢に調整することができる。
【００３３】
なお、ステージ調整機構３において、ボールジョイントは１つ又は３つ以上設けてもよい。また、支持ステージ２の姿勢を三次元的に変化させることができる限りで、上述した構成以外の構成を採用してもよい。
【００３４】
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、支持ステージ２の構成例を示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、支持ステージ２Ａ〜２Ｃは、載せようとする臓器の形態に応じて異なる形状のものを採用するのが良い。
【００３５】
肝臓又はすい臓の組織観察を行う際には、図２（Ａ）に示す第１構成例の支持ステージ２Ａを用いるのがよい。この支持ステージ２Ａは単一の平板状部材から構成されているので、肝臓やすい臓を載せて安定して支持できる。また第１構成例の支持ステージ２Ａは、脾臓や腸を対象とした場合においても、これらを安定して支持することが可能である。
【００３６】
腎臓の組織観察を行う際には、図２（Ｂ）に示す第２構成例の支持ステージ２Ｂを用いるのがよい。この支持ステージ２は、底部平板２１と、底部平板２１の一端に連結し当該一端から上方に延びる側部平板２２とからなる。このように構成されているので、側部平板２２により動物の本体からの横方向の動きの影響に対して腎臓を保護できる。
【００３７】
睾丸や卵巣の組織観察を行う際には、図２（Ｃ）に示す第３構成例の支持ステージ２Ｃを用いるのがよい。この支持ステージ２Ｃは下に凸となる中空半球型の形状を有する。睾丸や卵巣はボール状の形状を有する臓器であり、半球型の支持ステージ２Ｃは、この形状によく適合するため睾丸や卵巣を安定して保持できる。
【００３８】
なお、支持ステージ２の形状は、上述した第１〜第３の構成例に限定されず、載せようとする臓器を安定して支持できる限りで種々の形態を採用することができる。
【００３９】
次に、図３を参照し、上述した生体臓器支持装置１を用いた本発明の生体臓器支持方法について説明する。図３において、生命を維持された状態の実験動物１８がベースプレート１６の上に静置されている。図示された実験動物１８はネズミである。
【００４０】
まず、実験動物１８の腹部を切開し、小さな切り口１９を作る。そして、切り口１９を通して動物１８の体内から臓器２０を本体と切り離すことなく引っ張り出す。またこれと並行して臓器２０を載せられる位置に支持ステージ２を移動させる。このときの支持ステージ２の移動は、上述したステージ調整機構３の三次元調整機能によって滑らかに行うことができる。
【００４１】
支持ステージ２を移動させたら、臓器２０を支持ステージ２の上に置いて少し持ち上げる。なお図３において、観察対象の一例として示された臓器２０は肝臓であり、支持ステージ２として図２（Ａ）に示した第１構成例の支持ステージ２Ａを用いている。
【００４２】
このようにして支持ステージ２で臓器２０を支持した状態で、顕微鏡２２により生体組織を観察する。この観察は、生体組織に蛍光物質を与えて生体組織から放射される蛍光によってその生体組織の観察を行う生体組織蛍光観察によるのがよい。組織観察に使用する顕微鏡２２の種類は特に限定されないが、例えば共焦点レーザ顕微鏡を用いることができる。共焦点レーザ顕微鏡を用いることで、深さ方向（Ｚ方向）の各位置の組織画像を得て、その組織画像から三次元構造をコンピュータで再構築することができる。
【００４３】
支持ステージ２で支持された臓器２０は、その端の部分のみで動物１８の本体につながり、他の大部分については動物１８の本体から離された状態となる。また、臓器２０の端の部分は、臓器２０と動物１８の本体とをつなぐブリッジを形成し、緩衝体として機能する。このため、呼吸・鼓動・脈動などの本体からの動き（振動）が支持ステージ２に載った臓器２０まで伝わりにくくなる。
【００４４】
したがって、本発明の装置及び方法によれば、支持ステージ２上での臓器１８（組織）の動きが少なくなるので、生体イメージングにおいて生体組織の鮮明な画像を得ることができる。また、上から押し当てて動きを抑制する従来のスタビライザと異なり、単に載せて支持するものであるため、生体組織を圧迫することが無く、生体組織を損傷させる恐れがない。
【００４５】
図４に、（Ａ）安定化手段が無い場合、（Ｂ）従来のスタビライザを用いた場合、及び（Ｃ）本発明を適用した場合の各組織画像を示す。図４から、本発明により組織の動きが抑制され鮮明な組織画像が得られることが分かる。また、従来のスタビライザよりも効果が大きいことが分かる。
【００４６】
本発明は、例えば肝臓、腸、脾臓、すい臓、腎臓、子宮、卵巣、精巣、前立腺、膀胱、胃、または消化管のような柔らかい臓器の組織観察において特に有効である。柔らかい臓器は、動物１８の本体とつながる部分が柔らかく、本体からの動きを少なくする緩衝体としての機能が高い。したがって、支持ステージ２上での組織の動きを大幅に減少させることができる。
【００４７】
また、共焦点レーザ顕微鏡による観察において従来のスタビライザを用いた場合、焦点面の深さの変更が困難であるという制約から、単一平面上の画像しか得られなかったが、本発明によれば、臓器２０を単に載せて支持するものであるため、共焦点レーザ顕微鏡を用いる場合でも焦点面の深さを変更する際の障害が無いので、共焦点レーザ顕微鏡を用いて深さ方向の積層イメージ（三次元イメージ）を容易に得ることができる。この三次元イメージは、細胞間相互作用、血管形成、神経回路形成等についての新たな知見を提供するものである。
【００４８】
また、図５に示した従来のスタビライザ３１では、レンズ３０と臓器３５の間に配置された透過窓３２をレーザ光が通過する際、および生体臓器より放出された蛍光が通過する際にエネルギ損失が生じるが、本発明の生体臓器支持装置１を用いた場合、透過窓によるエネルギ損失は生じないので、共焦点レーザ顕微鏡のレーザ光のエネルギ損失が少なくなることで、蛍光画像を得るために必要なレーザ強度を低減することができる。実験の結果、本発明を適用した場合の生体イメージングに必要なレーザ強度は従来のスタビライザを使った場合の半分以下であることが分かった。したがって、本発明によれば、レーザ光の照射による組織へのダメージや蛍光の褪色を減少させることができる。
【００４９】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態にかかる生体臓器支持装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる生体臓器支持装置における支持ステージの構成例を示す図である。
【図３】本発明の生体臓器支持方法を説明する図である。
【図４】本発明の効果を示す組織画像である。
【図５】従来技術のスタビライザの構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  生体臓器支持装置
２  支持ステージ
２Ａ  第１構成例の支持ステージ
２Ｂ  第２構成例の支持ステージ
２１  底部平板
２２  側部平板
２Ｃ  第３構成例の支持ステージ
３  アーム
４  ステージ調整機構
５  垂直ビーム
６  第１スライド部材
７  第２スライド部材
８  第３スライド部材
１０、１１  ボールジョイント
１３  第１調整ダイヤル
１４  第２調整ダイヤル
１５  第３調整ダイヤル
１６  ベースプレート
１８  実験動物
１９  切り口
２０  臓器
２２  顕微鏡
【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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