説明

倒立型蛍光顕微鏡

【課題】 小型化且つケースで包囲したときの熱対策に好適な倒立型蛍光顕微鏡を提供する。
【解決手段】 ケース2で包囲された倒立型蛍光顕微鏡1は上側シャーシ36と下側シャーシ37とからなるシャーシ35を含む。上側システム36には透過照明系10が配設され、下側シャーシ37には落射照明系11及び撮像系12が配設される。また、シャーシ35の内部には、電源基板などの各種の基板の他に、透過照明系10の一方の側部と、透過照明系10と落射照明系11との間に各種の電源ユニットが搭載され、これらの要素は、落射照明系11の上方に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は倒立型蛍光顕微鏡に関する。
【背景技術】
【0002】
顕微鏡には、ステージの上方に対物レンズを配設した正立型と、対物レンズをステージの下方に配設した倒立型との2種類に大別される。倒立型の顕微鏡では、特許文献1に開示のように、ステージ上に載置された標本をステージの下方から観察が行われる。このため、倒立型では、透過照明系ユニットがステージの上方に配設され、ステージ上の標本には、上から光が照射される。そして、透過照明光によって得られた標本の像は、ステージの下方に配設された対物レンズなどを通じて観察される。
【0003】
また、顕微鏡の一種として、標本が発する蛍光を観察する蛍光顕微鏡が知られている。蛍光顕微鏡は、励起光を標本に照射する落射照明部と、標本が発した蛍光を結像させて観察する蛍光観察部とを含み、蛍光観察部は、人間の目で観察するための接眼光学系及び/又はCCDカメラなどの撮像部とからなり、落射照明部からの励起光はフィルタを介して標本に照射される。
【0004】
ところで、蛍光顕微鏡は、これまで暗室に設置して暗室内で蛍光観察を行うのが一般的であったが、近年は、蛍光顕微鏡に付設した撮像部の画像をCRTやLCDなどの画像表示装置に表示させて観察したりパーソナルコンピュータで画像データを処理することが多くなっている。
【0005】
このような使用形態では、暗室でのパーソナルコンピュータの操作は何かと不便である等の問題があるのに加えて、CRTなどが発する光が蛍光顕微鏡のステージ回りに侵入して蛍光像の質を低下させる原因になる可能性がある。このような問題点を解消するために、特許文献2は、標本を載置するステージ及び対物レンズの回りを遮光する壁を設けることを提案している。この提案によれば、蛍光観察するために暗室内で作業する必要が無くなるという利点がある。
【特許文献1】特開平10−268208号公報
【特許文献2】特開2002−207177号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
暗室を使わずに蛍光顕微鏡で観察できるとなると、日常的な作業を行う研究室のプライベートな机の上に蛍光顕微鏡を置いて使用したい、という要請が出現するのは必然であり、この場合に、蛍光顕微鏡の小型化が求められることになる。また、蛍光顕微鏡の外観についてもスッキリしたデザインであることが要請される。
【0007】
蛍光顕微鏡は、これを小型化したことに伴って、光源による熱が標本に伝搬されると、標本が死滅するなどの問題があり、また、光学部品間が熱膨張などの影響を受けて相対的な関係にズレが生じることは避けるべき問題である。特に、蛍光顕微鏡の見栄えを良くするために、蛍光顕微鏡を全体的にケースで包囲したときには、ケース内部の熱対策が極めて重要な技術的課題となる。また、従来の蛍光顕微鏡にあっては、蛍光顕微鏡に関連した電源ユニットが蛍光顕微鏡の外側に配設されていたが、これをケースの中に収容したときには、上記の熱対策が一層困難な技術的課題になる。
【0008】
本発明の目的は、小型化且つケースで包囲したときの熱対策に好適な倒立型蛍光顕微鏡を提供することにある。
【0009】
本発明の更なる目的は、小型化且つケースで包囲すると共に、関連する電源ユニットなどの機器や基板を全てケース内に収容したときの熱対策に好適な倒立型蛍光顕微鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の技術的課題は、本発明によれば、
横向きに透過照明光を出射する透過照明用光源と、該光源が出射した透過照明光を下方に差し向けてステージ上の標本に向けて上方から透過照明を照射する透過照明系と、
横向きに光を出射する励起光照明用光源から出射された光を熱吸収フィルタを通過させた後に特定の短い波長帯域の励起光にした後に上方に差し向けてステージ上の標本に向けて下方から励起光を照射する落射照明系と、
前記ステージ上の標本に光を照射することにより得られた標本の像を撮像用ミラーで反射して横方向に向けて配置された撮像装置に取り込む撮像系と、
前記透過照明系の光源に電源を供給する透過照明用電源ユニットと、
前記落射照明系の光源に電源を供給する落射照明用電源ユニットと、
前記透過照明用電源ユニット及び落射照明用電源ユニットに関連した電源基板と
前記透過照明系と前記落射照明系と前記撮像系と前記透過照明用電源ユニットと前記落射照明用電源ユニットとを搭載するシャーシと、
該シャーシを包囲するケースとを有し、
前記シャーシには、下から上に向けて順に、前記撮像系、前記落射照明系、前記透過照明系とが配設され、前記透過照明用電源ユニットと前記落射照明用電源ユニットと前記電源基板とが前記落射照明系の上方に配設されていることを特徴とする倒立型蛍光顕微鏡を提供することにより達成される。
【0011】
本発明によれば、落射照明系の上方に、熱源となる透過照明用電源ユニット及び落射照明用電源ユニットを配設し、透過照明用電源ユニット及び落射照明用電源ユニットの熱は上方に立ち上るため、これらの熱源が透過照明系に熱的影響を及ぼすのを抑えることができる。また、シャーシ内に、各種の基板を配置したときには、これら基板がシャーシによって包囲されるためノイズ対策にも好適である。
【0012】
本発明の好ましい実施の形態では、電動ファンユニットが制振部材を介してシャーシ取り付けられ、この電動ファンユニットによって前記ケース内が強制換気される。このような電動ファンによる強制換気は、これまで顕微鏡では許されないこととされていたが、電動ファンユニットを制振部材を介してシャーシに取り付けることで電動ファンユニットによる振動の影響を防止することができ、また、電動ファンによる換気によってケース内の熱を強制的に外部に排出させることができる。したがって、ケース内部に各種の部品を高密度に配設することが可能になり、これにより小型化が容易になる。
【0013】
本発明の好ましい実施の形態では、落射照明系及び透過照明系の光源が断熱ハウジングによって包囲され、該断熱ハウジングが前記電動ファンユニットによって強制換気される。すなわち、熱源である照明系の光源を断熱ハウジングで囲むことにより、光源の熱をシャーシ内に流出するのを抑えながら、この断熱ハウジング内の熱を電動ファンによって外部に排出させながら断熱ハウジング内の換気を行うことで光源の空冷が可能になる。
【0014】
落射照明系及び透過照明系が、各照明系に含まれる光源の前方に隣接して配置された熱吸収フィルタによって光と一緒に熱が標本に伝搬されるのを防止する場合には、この熱吸収フィルタを前記断熱ハウジング内に収容して、光源と一緒に熱吸収フィルタを空冷することで、熱吸収フィルタが熱飽和するのを防止することができる。
【0015】
本発明の最も好ましい実施の形態では、前記撮像系と前記落射照明系とが平面視したときにV字に配置されている。これにより、撮像系と落射照明系とを上下に接近して配置することができ、これに伴って蛍光顕微鏡の高さ寸法を小さくすることが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
図1は、倒立型蛍光顕微鏡の外観を示す斜視図である。図1において、倒立型蛍光顕微鏡1は、本体ケース2の前面に標本カバー3を有し、この標本カバー3は、その下の本体ケース2の一部を実質的に構成する下部カバー4に沿って下方に変位することができ、これにより標本の出し入れを行うことができる。そして、標本カバー3を図1の状態つまり閉じた状態にすることにより、遮光した状態で蛍光観察を行うことができる。本体ケース2、標本カバー3、下部カバー3は金属又はプラスチック材料を成形したプレート部材によって作られている。
【0017】
倒立型蛍光顕微鏡1は、本体ケース2の内部に、明視野透過照明系、落射照明系、撮像系の他に、電源ユニット、電源基板、コントローラなどが搭載されている。倒立型蛍光顕微鏡1は、パーソナルコンピュータPCを介してモニタ6に接続することで、キーボード7、マウス8を用いてユーザが各種の操作や設定を行うことができる。
【0018】
図3は、蛍光顕微鏡1に含まれる明視野透過照明系、落射照明系、撮像系の全体構成を示す。図3において、参照符号10は明視野透過照明系を示し、11は落射照明系を示し、12は撮像系を示す。明視野透過照明系10は、ステージ13の高さ位置よりも上レベルに配置され、落射照明系11及び撮像系12は、ステージ13の高さ位置よりも下レベルに配置されている。
【0019】
透過光による観察を行うのに用いられる明視野透過照明系10は、光源として典型的にはハロゲンランプからなる透過照明用ランプ15を有し、当業者であれば真っ先に注目するであろうが、ハロゲンランプ15は水平方向に向けて配置されている。このハロゲンランプ15から出射された光16は、傾斜ミラー17によって垂直方向下方に差し向けられ、コンデンサレンズ(図示せず)を通ってステージ13上の標本Sを照射する。
【0020】
蛍光による観察を行うのに用いられる落射照明系11は、典型的には水銀ランプからなる落射照明用ランプ20を有し、水銀ランプ20は水平方向に向けて配置されている。この水銀ランプ20から出射された光は、熱吸収フィルタ部21、コレクタレンズを通り、次いで励起フィルタを透過して特定の短い波長帯域の励起光とされた後に、傾斜したダイクロイックミラーによって標本Sに向けて垂直方向上方に差し向けられ、対物レンズ28を通って標本Sを下方から照射する。
【0021】
上記の励起フィルタ及びダイクロイックミラーはフィルタカセット22に組み込まれており、図3の例では、4種類の特性の異なるフィルタカセット22が水平方向に直線的に互いに隣接して配置されている。すなわち、フィルタカセット22の選択は直動式であり、複数のフィルタカセット22から任意のフィルタカセット22を選択するには、ユーザが操作ダイアル23を回転させることによりラックアンドピニオンギヤ24によってフィルタカセット22をガイドレール25に沿って直線的に変位させることにより行われる。この動作は、操作ダイアル23に代えて電動モータを用いてもよい。
【0022】
図1の蛍光顕微鏡1は、上記の直動式に代えて、図4に示す回転式が採用されている。回転式のフィルタカセットシステムは、4つの特性の異なるフィルタカセット22を脱着可能に搭載する水平円板26を有し、この水平円板26には、フィルタカセット22が互いに等間隔(90°間隔)に配置される。水平円板26は、これに関連した電動モータにより垂直軸27を中心に回転駆動される。水平円板26を回転させることにより所望の特性のフィルタカセット22を選択することができる。変形例として、水平円板26を、図4で説明した操作ダイアル23のように手動で回転させるようにしてもよい。
【0023】
図3に戻って、対物レンズ28の上方に隣接して配設されたステージ13は、光軸を横切るX、Y軸方向に個別に移動して、上下方向に関しては定置した状態で対物レンズ28をZ軸方向に上下方向に移動させることによりステージ13と対物レンズ28との相対的な位置の調整が可能であり、また、ステージ13を、X、Y軸方向に加えて、Z軸方向に独立して移動させて、これにより対物レンズ28との相対的な距離を調整することができる。このようなステージ13と対物レンズ28の相対的な位置調整は手動であってもよいが、この実施例では、後に説明する電動モータにより行われる。
【0024】
撮像系12は、フィルタカセット22の真下に配置された撮像用ミラー30と、この撮像用ミラー30に臨んで水平方向に延びる撮像筒31と、撮像筒31の端に取り付けられた撮像装置32(例えばCCDカメラ)とを含む。
【0025】
ステージ13の下方領域で、共に水平方向に延びる落射照明系11と撮像系12とは、平面視したときに、落射照明系11の水平軸線L1と撮像系12の水平軸線L2とが角度θの挟み角でV字状に配置されており、従って、図4から最も良く理解できるように、水銀ランプ20とCCDカメラ32は、上から見たときに、左右にオフセットした状態で配置されている。
【0026】
このように、共に水平方向に延びる落射照明系11と撮像系12とをV字配置することにより、水銀ランプ20とCCDカメラ32とが互いに左右にオフセットして配設されることから、共に比較的大きな水銀ランプ20とCCDカメラ32と間の干渉を考慮に入れることなく、落射照明系11と、その下方に位置する撮像系12との間の上下間隔を可能な限り小さく設定して、蛍光顕微鏡1の高さ寸法を小さくすることができる。換言すれば、水銀ランプ20とCCDカメラ32とを同一垂直面内に上下に配置した場合には、落射照明系11と撮像系12との間の間隔は、水銀ランプ20とCCDカメラ32との干渉により制限を受けてしまう。
【0027】
実施例のように、共に水平方向に延びる落射照明系11と撮像系12とをV字配置して、落射照明系11と、その下方に位置する撮像系12との間の間隔を可能な限り小さく設定したときには、フィルタカセット22と撮像用ミラー30との間の距離も小さくなることから、これにより撮像筒31の長さ寸法も小さくすることができる。
【0028】
この点について図5を参照して詳しく説明すると、図5の参照符号Aは、対物レンズ28と撮像用ミラー30との間の距離を示し、参照符号Bは、撮像用ミラー30とCCDカメラ32のCCD受光面との間の距離を示す。対物レンズ10から撮像用ミラー30の間は拡散系であり、撮像用ミラー30からCCDカメラ32の間は集光系である。拡散系における光の広がり角度θと、集光系における光の集光角度θは等しい。したがって、距離Aが短ければ短いだけ、距離Bの長さも小さくなることから、撮像筒31の長さ寸法を小さくすることができる。
【0029】
透過照明系10と落射照明系11とは選択的に用いられる。透過照明系10が選択されたときには、水平方向に向けて配置されたハロゲンランプ15が出射した透過照明光16は傾斜ミラー17で反射されて標本Sを上から照明し、この透過照明光16によって得られた標本Sの像は、対物レンズ28、フィルタカセット22のダイクロイックミラー、吸収フィルタ、撮像用ミラー30、などを通って、水平方向に向けて配置されたCCDカメラ32に取り込まれる。
【0030】
他方、落射照明系11が選択されたときには、水平方向に向けて配置された水銀ランプ20が出射した光は、熱吸収フィルタ、コレクタレンズ、フィルタカセット22の励起フィルタ及びダイクロイックミラーを通り、対物レンズ28を通って標本Sを下方から励起光を照射する。前処理により標本Sに含ませた蛍光物質は励起光を受けて蛍光を放射する。この蛍光による像は、対物レンズ28、ダイクロイックミラー、吸収フィルタなどを経てCCDカメラ32に取り込まれる。
【0031】
図1の蛍光顕微鏡1は、その骨格として、図6に示すシャーシ35を有し、シャーシ35は上側シャーシ36と下側シャーシ37との2分割構造を有する。上側シャーシ36及び下側シャーシ37は共に軽量且つ熱膨張率が比較的小さいアルミニウム合金のダイキャスト品又は鋳物品ある。図7を参照して、上側シャーシ36には透過照明系10が配設され、下側シャーシ37には、落射照明系11及び撮像系12が配設される。また、シャーシ35の内部には、コントローラ、電源基板などの各種の基板の他に、透過照明系10の一方の側部と、透過照明系10と落射照明系11との間に各種の電源ユニットが搭載される。シャーシ35の後面には、複数(実施例では3つの)の電動ファンユニット38が上下に並んで取り付けられている。シャーシ35の内部で発生する熱、例えば、大量の熱を発生するハロゲンランプ15、水銀ランプ20、各種の電源ユニット、モータ等から出る熱は、シャーシ35の後方から外部に強制的に排出される。
【0032】
図6に見られるように、シャーシ35の側壁には数多くの開口35aが形成されている。これらの開口35aは、軽量化のため、部品の組み付けのためであり、また、後の説明から分かるように外気導入のために設けられている。
【0033】
図8は、シャーシ35に組み込まれる部品の一部を示す。図8において、参照符号40は、落射照明系11の水銀ランプ20に電源を供給するための電源ユニットであり、41は、蛍光顕微鏡1に組み込まれたモータなどのシステムを制御するための電源を供給する電源ユニットであり、42は、透過照明系10のハロゲンランプ15に電源を供給するための電源ユニットであり、43は、蛍光顕微鏡1に組み込まれた各種のモータを駆動するためのモータ駆動回路基板である。モータ駆動回路基板43は、例えばステージ13をX、Y軸方向に駆動するためのモータ45、撮像系12の電動ズーム機構を駆動するためのモータ(図示せず)、水銀ランプ20の絞りを駆動するためのモータ(図示せず)などを制御する。なお、ステージ13のX、Y軸方向の位置調整のためのモータ45に隣接してステージ13のZ軸方向の位置調整のためのモータが共通のモータ基台46に搭載されているが、図8ではカバー47で覆われているために図面には現れていない。
【0034】
図8から理解できるように、ステージ13、これを駆動するモータ45、対物レンズ28はユニット化され、このユニットは下側シャーシ37に組み付けられる。
【0035】
図9は、前述した回転式のフィルタカセットシステムを示す。水平円板26の中心垂直軸27はベースプレート50に組み付けられている。水平円板26の周面には円形リング歯車51が取付けらており、この円形リング歯車51と噛み合う駆動歯車52はベースプレート50に固設されたモータ53によって駆動される。図8のモータ駆動回路基板43によってモータ53が回転制御されることにより、所望のフィルタカセット22が所定の位置に位置決めされ、水銀ランプ20から出射された光は、前述したように、フィルタカセット22の励起フィルタ55、ダイクロイックミラー56を経由して励起光になって標本Sを照射する。図8に示すステージ13を駆動するためのシステム及び図9の回転式フィルタカセットシステムは、図10から分かるように、下側シャーシ37の前部に組み付けられる。
【0036】
上側シャーシ36の上端部には、幅方向中央部分に、透過照明系10のユニット60が搭載される。図11は透過照明ユニット60の斜視図であり、図12は透過照明ユニット60の平面図である。透過照明ユニット60は、水平方向に延びる透過照明ハウジング61を有し、透過照明ハウジング61にはハロゲンランプ15、このハロゲンランプ15の前方に隣接して配置された熱吸収フィルタ(図面には現れていない)が内蔵されている。透過照明ハウジング61の前端部の上部には、ハウジング61を横断する方向に延びるピボット軸62が回転自在に設けられ、このピボット軸62には、透過照明用光学ユニット64が取付られている。透過照明光学ユニット64は、ピボット軸62を中心に上方に回動することができる。透過照明光学ユニット64は、傾斜ミラー17、コンデンサレンズ66等を含む。透過照明光学ユニット64は、また、横方向にスライド可能なプレート67を有し、ユーザが手動でプレート67を操作することにより、位相観察と明視野観察の各観察用のユニットが選択可能である。
【0037】
ピボット軸62の一端にはリンク68を介してダンパ69が取り付けられ、このダンパ69の基端は透過照明ハウジング61の後端に回動可能に取り付けられている。ユーザが指で透過照明光学ユニット64を上方に持ち上げる力を加えるとダンパ68によって静かに上方に向けて回動動作を行い、ほぼ45度傾斜した跳ね上げ位置(図13、図14)を取ることができる。逆に、図13、図14に図示の跳ね上げ位置の透過照明光学ユニット64を下方に押し下げる力を加えるとダンパ69によって静かに下方に向けて回動動作を行い、図11及びこれに対応する図1の正規位置に戻る。
【0038】
このように、透過照明系10の光源15を横向きに配置したことに蛍光顕微鏡1の高さ寸法を大幅に小さくすることが可能になるだけでなく、跳ね上げよる透過照明光学ユニット64の退避動作を採用することが可能になる。そして、透過照明光学ユニット64を跳ね上げることで正規位置から上方に退却させることで、コンパクトな蛍光顕微鏡1のコンパクト性を害することなく、また、外観上の見栄えも良い状態を維持しつつ透過照明光学ユニット64をステージ13や対物レンズ28から遠ざけることができる。
【0039】
図11、図13に戻って、水平方向に延びる透過照明ハウジング61の前端部には、リンク68に臨んで近接スイッチ70が固設されている。近接スイッチ70は透過照明光学ユニット64の跳ね上がり位置と正規位置とを検出するセンサとして機能し、透過照明光学ユニット64の跳ね上げ位置(図13)を検出すると、この近接スイッチ70の出力信号によりハロゲンランプ15を強制的に消灯し、又は、最小光量まで下げる制御が行われる。
【0040】
透過照明光学ユニット64が正規位置から約45度上方に回動した跳ね上げ位置(図14)をとることにより、透過照明光学ユニット64をステージ13や対物レンズ28から遠ざけることができる。ユーザは、透過照明光学ユニット64を跳ね上げ位置に変位させると共に、後に詳しく説明する標本カバー3を下方に変位させてステージ13を露出させることにより、標本Sの出し入れ、具体的には、標本Sを入れたシャーレやプレパラートを出し入れする作業を楽に行うことができる。ステージ13は、対物レンズ28が下方から臨む光通過開口を備えたリングプレート13a(例えば図10参照)が脱着可能になっているが、標本Sを収容したシャーレの位置決めのために、シャーレと一緒にリングプレート13aをステージ13に載置するとき等では、透過照明光学ユニット64を跳ね上げ位置に位置させておくのが都合がよい。
【0041】
また、透過照明光学ユニット64を跳ね上げ位置に変位させて透過照明光学ユニット64を対物レンズ28から遠ざけることで、対物レンズ28を交換したり、ステージ13回りを掃除するときの作業を楽に行うことができる。また、透過照明光学ユニット64を正規位置から跳ね上げ位置に変位させるときに、これに連動して、透過照明用光源(ハロゲンランプ)15を強制的に消灯させたり、最小光量まで下げることにより、ユーザがハロゲンランプ15からの光を直接受けてまぶしい思いをしてしまうのを防止することができる。
【0042】
上記の例では、透過照明光学ユニット64を上方に回動させるようにしたが、透過照明光学ユニット64を本体ケース2の前面に沿ってスライドさせることにより正規位置から退避させるようにしてもよい。図15は透過照明ユニット64を正規位置から上方に直線的に退避動作させる例を示し、図16は、透過照明ユニット64を正規位置から横方向に直線的に退避動作させる例を示す。
【0043】
ハロゲンランプ15やこれに関連した熱吸収フィルタを収容した透過照明ハウジング61の側方、つまり上側シャーシ36の側部には、図17、図18から理解できるように、前述したハロゲンランプ用電源ユニット42、システム電源用ユニット41が配設され、また、この上側シャーシ36には、透過照明ハウジング61の下方に電源基板71、ステージ13のZ軸方向の駆動モータ用の駆動回路72、水銀ランプ電源ユニット40が配設される。他方、下側シャーシ37の側部には、図19から理解できるように、メイン制御基板(コントローラ)73が配設され、メイン制御基板73は上側シャーシ36まで侵入している。
【0044】
図20は、落射照明系11の空冷構造の概要を示すものであり、この空冷構造は透過照明系10においても実質的に同じであると理解されたい。
【0045】
落射照明系11の光源である水銀ランプ20と、その前方に配置された複数枚の熱吸収フィルタ75は、断熱材であるプラスチック材料から作られた落射照明ハウジング76内に収容されている。落射照明ハウジング76は熱吸収フィルタ75から後方に向けて延びる空冷通路77を有し、この空冷通路77の後端は最も下に位置する電動ファンユニット38に向けて開放されている。
【0046】
水銀ランプ20の周囲には、好ましくは、水銀ランプ20に隣接して横断面矩形の仕切り壁78が設けられ、この仕切り壁78によって、水銀ランプ20の回りに第2の空冷通路79が形成されている。落射照明ハウジング76は、熱吸収フィルタ75の下方領域にエア導入口80を備えており、エアは、エア導入口80を通じて落射照明ハウジング76内に導入され、落射照明ハウジング76に流入したエアは、熱吸収フィルタ75を冷却した後にメイン空冷通路77を通って電動ファンユニット38により外部に排出される。落射照明ハウジング76内に導入されたエアは、また、第2の空冷通路79を通って水銀ランプ20を空冷した後にメイン空冷通路77を通って電動ファンユニット38により外部に排出される。
【0047】
熱飽和により熱吸収能力が消失する熱吸収フィルタ75及び高熱になる水銀ランプ20の回りを断熱ハウジング76で囲んで、熱吸収フィルタ75及び水銀ランプ20の熱がシャーシ35内に流出するのを防止しつつ、断熱ハウジング76内の熱を、この断熱ハウジング76内に導入したエアと一緒に電動ファンユニット38によって強制的に外部に排出するようにしてあるため、水銀ランプ20等の熱が、熱飽和した熱吸収フィルタ75を通過して水銀ランプ20が発射する光と一緒に標本Sまで運ばれるのを防止することができ、また、シャーシ35内に流出するのを抑えることができる。
【0048】
上述した透過照明系10、落射照明系11の光源や熱吸収フィルタの冷却構造に関し、ヒートシンクを使うようにしてもよい。例えば、透過照明系10又は落射照明系11の熱吸収フィルタにヒートシンクを付設して、これにより熱吸収フィルタ75の熱飽和を防止するようにしてもよい。
【0049】
実施例の蛍光顕微鏡1は、本体ケース2によって熱源である水銀ランプ20や各種の電源ユニットが囲まれており、内部部品の熱による例えばシャーシ35等の熱膨張によって微妙に焦点が変化したり、また、標本Sの生物を弱らせたり死滅させたりする虞がある。これに対処するために、実施例の蛍光顕微鏡1は、シャーシ35の後端面に電動ファンユニット38を設け、また、本体ケース2の側面に、図1などから理解できるように、通気口81を設け、これにより、本体ケース2内部の昇温したエアを、通気口81を通じて流入する外気によって換気すると共に、光源である水銀ランプ20、ハロゲンランプ15及びこれに関連した熱吸収フィルタ75を断熱ハウジング76、61で囲んで、水銀ランプ20などが発する熱がシャーシ35内に流出するのを防止しつつ電動ファンユニット38によって排熱することにより、水銀ランプ20、ハロゲンランプ15を空冷することができる。
【0050】
また、水銀ランプ20のように高温になる光源に関しては、その回りを囲む仕切り壁78によって、水銀ランプ20の回りに通路断面積が比較的小さな第2の空冷通路79を形成してあるため、水銀ランプ20の回りを比較的速い流速でエアが通過することになり、これにより水銀ランプ20の発する大量の熱を外部に排出することができる。
【0051】
また、水銀ランプ20などに関連した熱吸収フィルタ75も同様に空冷するようにしてあるため、熱吸収フィルタ75の熱吸収能力が熱によって消失又は低下するのを防止することができ、熱吸収フィルタ75の熱飽和により、水銀ランプ20などの光源が発する光と一緒に熱が標本Sまで伝搬されるのを防止することができる。
【0052】
実施例では、3つの電動ファンユニット38を本体ケース2の後端面に取り付けてあるが、この3つの電動ファンユニット38は、図21に示すように、複数のゲル又はゴムなどの制振部材85を介して本体ケース2に搭載されている。従来は、蛍光顕微鏡1のように振動を極端に嫌う機器には、振動発生源となる電動ファンユニットを設けることは避けるべきこととされていたが、制振部材85を介在させることにより、電動ファンユニット38による振動がシャーシ35に伝達されるのを防止することができる。電動ファンユニット38は、例えば3000rpmのように比較的低回転の形式のユニットを採用するのが好ましい。
【0053】
制振部材85に関し、電動ファンユニット38の上下方向、横方向、前後方向の各成分の振動を吸収するために、電動ファンユニット38の上面と下面とに第1の制振部材38a(図17)を設け、また、電動ファンユニット38の両側面に第2の制振部材38b(図17)を設け、更に、電動ファンユニット38の前面及び/又は後面とに第3の制振部材38c(図21)を設けるのが好ましい。すなわち、電動ファンユニット38と、これに付随したファンカバー38aとの間及びシャーシ37との間に制振部材85を設けられている。
【0054】
実施例の蛍光顕微鏡1の背面に搭載された上下3つの電動ファンユニット38を上から順に最上位ファン38T、中位ファン38M、最下位ファン38Bと呼ぶと、最上位ファン38Tは、図22に矢印で示すエアの流れから理解できるように、透過照明用のハロゲンランプ15及びこれに関連した熱吸収フィルタの空冷及びその側方に位置するハロゲン電源ユニット42など上側シャーシ36の上部の空冷に寄与する。
【0055】
中位ファン38Mは、上側シャーシ36を下方から見た底面図である図23に矢印で示すエアの流れから理解できるように、水銀ランプ用電源ユニット40、システム用電源ユニット41などが配設された上側シャーシ36の下部の空冷に寄与する。
【0056】
最下位ファン38Bは、図20に矢印で示すエアの流れから理解できるように、下側シャーシ37に配設した水銀ランプ20及びこれに関連した熱吸収フィルタ75の空冷に寄与する。
【0057】
変形例として、最上位ファン38Tと中位ファン38Mとを一つの共通ファンで構成し、この共通ファンで、上側シャーシ36の上部及び下部の強制空冷を行うようにしてもよい。
【0058】
また、メイン制御基板(コントローラ)73などがシャーシ35によって包囲されているため耐ノイズ性を確保することができる。
【0059】
前述した標本カバー3は、その下の下部カバー4の外表面に沿って下方に変位することができる。標本カバー3は、一例として、その幅W1(図24)が下部カバー4の幅W2よりも若干大きくてもよい。すなわち、標本カバー3は、ステージ13の両側方及び前方を囲む横断面コ字状の形状を有し且つ下部カバー4と相似形の形状を有し、下部カバー4よりも若干大きな横断面形状を有していてもよい。変形例として、下部カバー4が、前方に向かって凸の円弧状に突出した横断面形状を有するのであれば、標本カバー3は、下部カバー4と相似形の且つ下部カバー4よりも若干大きな横断面形状に形作ってもよい。
【0060】
標本カバー3は下部カバー4の前面及び両側面に沿って下方に変位可能であり(図26)、標本カバー3が下方に変位した状態ではステージ13の前方及び両側方が開放された状態となる。これによりステージ13の上に標本Sを設置したり、ステージ13上の標本Sを取り除くことができる。また、その際に、必要であれば、透過照明用光学ユニット64を図14に図示の跳ね上げ位置まで回動させるようにしてもよい。
【0061】
標本カバー3及び下部カバー4に関し、好ましくは、図24等から分かるように、手前側の幅を奥側の幅よりも小さな平面視で台形の横断面を備えているのがよい。図示の例では、標本カバー3及び下部カバー4は、手前側の幅が約220mmであり、奥側の幅が約280mmの平面視で台形の横断面を備えている。すなわち、標本カバー3及び下部カバー4は、前方に向けて先細りのテーパ側面を備えている。このことにより、以下に説明する平行リンク構造により、標本カバー3を一旦前方且つ下方に移動させ、次いで、下部カバー4の前で、この下部カバー4の外表面に沿って下方移動させることで、標本カバー3を下部カバー4に干渉させることなく、下部カバー4の前面に沿って標本カバー3を下降させることができる。これにより、標本カバー3と下部カバー4とが同じ外形形状であることから外観上の見栄えを向上することができる。
【0062】
標本カバー3は、図27に示すように、その両側部の後端に設けられた第1ブラケット90と、本体ケース2の両側部の前端に設けられた第2ブラケット91との間に設けられた互いに平行な上下のリンク92、93によって本体ケース2に連結されている。この平行リンク92、93を採用することにより、標本カバー3は、平行移動しながら、下部カバー4の前面及び両側面に沿って上下に移動することができる。
【0063】
図27、図28を参照して、第1ブラケット90は、後端縁に沿って延びる金属片95を有し、第2ブラケット91には、標本カバー3を閉じたときに金属片95と対面する位置に永久磁石96が設けられている。これにより、標本カバー3を上方位置に変位させてステージ13の回りを閉じたときに、金属片95が永久磁石96によって吸着され、標本カバー3の閉じ位置を永久磁石96の磁力によって保持することができる。
【0064】
上記の図27を参照して説明した標本カバー3は手動で開閉操作されるが、図28に示すように、本体ケース2側の第2ブラケット91に電動モータ98を設け、この電動モータ98を例えば上側リンク92とをギヤ99によって連結して、電動モータ98を正転又は逆転させることにより、電動で標本カバー3を開け閉めさせることができる。
【0065】
標本カバー3は上方位置を取ったときに、標本カバー3の上方域が庇プレート100によって覆われた状態となり、これにより、ステージ13の回りは暗室状態となる。水平に延びる庇プレート100は、実施例では透過照明用光学ユニット64の下端に固設されているが、変形例として、本体ケース2に脱着可能に取り付けるようにしてもよい。
【0066】
庇プレート100を脱着可能にすることにより、標本Sの種類によっては、厳格な遮光が必要でない場合があることから、このような場合には庇プレート100を取り除いた状態で標本カバー3だけを上方位置つまり閉じ位置に位置させて半暗室状態で標本Sの画像を取り込むようにしてもよい。
【0067】
叙上のように、標本カバー3を下部カバー4の表面に沿って上下に移動させるようにしてあるため、標本カバー3を開けてステージ13の回りを開放したときであっても、標本カバー3は下部カバー4と前後に重なり合うため、開放状態の標本カバー3がユーザの作業空間を狭めてしまうことは無い。
【0068】
上記の図26に示す実施例の変形例として、標本カバー3を上方に変位させてステージ13の回りを開放するようにしてもよい。また、図29に示すように、標本カバー3を下方に円弧動作させることによりステージ13の回りを開放するようにしてもよい。
【0069】
図30は、下部カバー4の上方域を全体的に覆う蓋102を設け、この蓋102の天板102aの後端縁を本体ケース2に対してヒンジ止めすることにより、蓋102を開け閉めするようにしてもよい。
【0070】
また、図31に示すように、天板102を一体化した標本カバー3をステージ13の前方から抜き差しするようにしてもよい。すなわち、天板102付き標本カバー3を前方から本体ケース2に脱着可能に設け、標本Sを出し入れするときには、標本カバー3を本体ケース2から引き抜き、これによりステージ13の回りを開放するようにしてもよい。
【0071】
また、図32に示すように、標本カバー3を左右に、左分割カバー3Lと、右分割カバー3Rとに分割し、ステージ13の回りを開放するときには、左分割カバー3Lを一旦左方向に変位させ、右分割カバー3Rを一旦右方向に変位させ、次いで、本体ケース2の側面に沿って、後方に変位させるようにしてもよい。
【0072】
任意であるが、図33、図34に示すように、ステージ13の下方且つステージ13に隣接して、ステージ13よりも大きな矩形の水平トレイ105を設け、この水平トレイ105の両側縁を、前後方向に延びる水平ガイドレール106にスライド可能に嵌合させて、水平トレイ105を前方に抜き去ることができるようにしてもよい。この水平トレイ105には、図33、図34から分かるように、対物レンズ28との干渉を避けるために、対物レンズ28と干渉する側に前後方向に延びるスリット105a(対物レンズ28の直径と実施的に同じ幅)を設けるのがよい。これにより対物レンズ28よりも深部まで水平トレイ105を配置させることができる。
【0073】
ステージ13の下方に脱着可能な水平トレイ105を設けることにより、ステージ13の上に標本Sを載置する際に、ステージ13の光透過用開口を通じて例えば標本培養液や標本Sがステージ13の真下に落下して、ステージ13の下方領域の部材、例えば対物レンズ28を汚染してしまうのを防止することができる。水平トレイ105を設けることにより、培養液などが落下したときには、水平トレイ105で受け止められるため、この水平トレイ105を引き出すだけで標本Sを取り除くことができる。これにより、対物レンズ28の汚染を防止することができ、これにより顕微鏡1のメンテナンス性を向上することができる。
【0074】
叙上の説明から分かるように、実施例の蛍光顕微鏡1は、透過照明系10の光源15を横向きに配置し、透過照明系10に傾斜ミラー17を設けて透過照明光16を途中で下方に向けて屈折させるようにしたことから、蛍光顕微鏡1の高さ寸法を大幅に小さくすることができる。そして、本体ケース2の内部に、撮像系12、透過及び落射照明系10、11の他に、これに付随した全ての電源ユニット40、41、42、電源基板71、コントローラ73などの基板などが高密度で搭載されている。このような蛍光顕微鏡のレイアウトは、これまでに無かったことである。そして、実施例の蛍光顕微鏡1は、前述した落射照明系11と撮像系12のV字配置や、共に光源15、20が横向けに配置された透過照明系10と落射照明系11との間の隙間に電源ユニット40〜42を配置する等、各所に工夫を凝らすことにより、全体寸法、特に高さ寸法を小さくする努力がなされている。
【0075】
例えば、電源ユニット40〜42を撮像系12の下に配置した場合には、蛍光顕微鏡1の高さ寸法が大きくなるだけでなく、電源ユニット40〜42の熱が上方に立ち上ることよる熱害の問題が更に加わることになる。また、電源ユニット40〜42を撮像系12、透過照明系10、落射照明系11の側方に配置した場合には、蛍光顕微鏡1の幅寸法が大きくなってしまう。
【0076】
これに対して、透過照明系10と落射照明系11との間の隙間に電源ユニット40〜42を配置した実施例の蛍光顕微鏡1では、前述したように、蛍光顕微鏡1の幅寸法及び高さ寸法を小さくできるという利点の他に、電源ユニット40〜42の熱は上方に立ち上るため、その下方に位置する最も熱対策が必要な落射照明系11に対する、電源ユニット40〜42の熱的影響を最小限に抑えることができる。
【0077】
また、シャーシ35を上下に分割して、上側シャーシ36に電源ユニット40〜42に搭載し、他方、下側シャーシ37に、空冷対策を施した断熱ハウジング76で包囲した落射照明系11を搭載するようにしてあるため、下側シャーシ37の熱膨張を最小限に抑えることができる。このことに加えて、下側シャーシ37に、対物レンズ28及びステージ13のユニットを組み付けるようにしてあるため、長時間に亘る蛍光観察での対物レンズ28の焦点ボケの発生を防止することができる。
【0078】
実施例の蛍光顕微鏡1は、前述したように、横方向に向けた光源15を備えた透過照明系10を採用し、また、落射照明系11と撮像系12とを平面視でV字配置し、この3つの基本的な構成要素を包囲するのに必要最小限の体積を備えた本体ケース2は、当業者であれば直ちに分かるように、従来とは比較にならないコンパクト性を備えている。その上、このように、特に高さ寸法が大幅に小さな本体ケース2の内部に、撮像系12、透過及び落射照明系10、11だけでなく、熱源となる電源ユニット40〜42、電源基板71などを高密度で搭載してあることは、当業者であれば驚くことであろう。このことは高度な熱対策を施さない限り、実際上は不可能なことである。この熱対策に対して、これまでの蛍光顕微鏡では避けるべきとして考えられていた電動ファン38を敢えて採用して強制的な換気を行うようにしてある。また、大量の熱を発生するハロゲンランプ15や水銀ランプ20については、これを断熱ハウジング61、76で囲み、ランプ15、20が発する熱を閉じ込め、断熱ハウジング61、76内の大量の熱を電動ファン38によって外部に排出するようにしてある。同様に、ランプ15、20に関連した熱吸収フィルタ75についても、これを断熱ハウジング61、76で包囲し、断熱ハウジング61、76に関連した電動ファン38により生成されるエアの流れによって空冷するようにしてあるため、熱吸収フィルタ75の熱飽和を防止することができる。
【0079】
また、本体ケース2の内部を上下に3つの領域に分けて考え、最下層に位置する落射照明系11及び撮像系12に対して最下位電動ファン38Bを設け、中間層に位置する電源ユニット40〜42に対して中位電動ファン38Mを設け、最上層に位置する透過照明系10に対して最上位電動ファン39Tを設けて、各層で強制的な換気を行うようにしてあるため、各層間の熱的影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】実施例の倒立型蛍光顕微鏡の外観図であり、標本カバーを閉じた状態を示す斜視図である。
【図2】実施例の蛍光顕微鏡の使用形態を説明するための図である。
【図3】実施例の倒立型蛍光顕微鏡に含まれる照明系、撮像系のレイアウトを説明するための斜視図である。
【図4】実施例の倒立型蛍光顕微鏡に含まれる回転型フィルタカセット変更機構を説明するための平面図である。
【図5】実施例の倒立型蛍光顕微鏡が採用した落射照明系と撮像系との平面視V字配置に伴う作用効果を説明するための図である。
【図6】実施例の蛍光顕微鏡の骨格を構成する2分割型シャーシの分解斜視図である。
【図7】シャーシに搭載される透過照明系、落射照明系、撮像系、各種電源ユニットの配置を説明するための図である。
【図8】シャーシに搭載される電源ユニットの具体的な配置を説明するための図である。
【図9】図4で説明した回転型フィルタカセット変更機構の具体的な構造を示す斜視図である。
【図10】シャーシに回転型フィルタカセット変更機構を組み込んだ状態を示す斜視図である。
【図11】透過照明系に含まれる断熱ハウジング及び光学ユニットの跳ね上げ機構を組み込んだ透過照明ユニットの斜視図であり、光学ユニットが正規位置にある状態の図である。
【図12】図11の透過照明ユニットの平面図である。
【図13】図11に対応した斜視図であり、光学ユニットが跳ね上がった状態を示す図である。
【図14】実施例の蛍光顕微鏡の外観を示す図1に対応した斜視図であり、透過照明光学ユニットが跳ね上がった状態を示す図である。
【図15】図11等に開示の跳ね上げ式透過照明光学ユニットの変形例を説明するための図である。
【図16】図11等に開示の跳ね上げ式透過照明光学ユニットの他の変形例を説明するための図である。
【図17】上側シャーシに組み込まれる各種の電源ユニットの具体的な配置を説明するための図である。
【図18】上側シャーシに組み込まれる各種の電源ユニットや各種基板の具体的な配置を説明するための図である。
【図19】シャーシにコントローラを組み込んだ状態を示す図である。
【図20】落射照明系に含まれる光源及びこれに隣接した熱吸収フィルタを強制的に空冷するための構造を説明するための図である。
【図21】シャーシの後端面に組み付けられる電動ファンユニット及びこれに関連した制振部材を説明するための図である。
【図22】上側シャーシの上部の強制空冷を説明するための平面図である。
【図23】上側シャーシの下部の強制空冷を説明するための底面図である。
【図24】実施例の蛍光顕微鏡に含まれる標本カバーを説明するための図である。
【図25】実施例の蛍光顕微鏡の図24に対応した側面図である。
【図26】実施例の蛍光顕微鏡の標本カバーを下方に変位させてステージ回りを開放した状態を説明するための図である。
【図27】標本カバーを下方に変位させるための機構を説明するための図である。
【図28】図27に関連して標本カバーを下方に変位させる機構に電動モータを組み付けることにより標本カバーの開け閉めを自動化できることを説明するための図である。
【図29】標本カバーを下方に変位させる方法の変形例を説明するための図である。
【図30】標本カバーに代えてステージの上方領域を開閉蓋で覆う例を説明するための図である。
【図31】標本カバーを前方に変位させてステージ回りを開放させる例を説明するための図である。
【図32】横方向に2分割した標本カバーを一旦側方に変位させ、次いで、これを後方に変位させることによりステージ回りを開放させる例を説明するための図である。
【図33】ステージの下方領域の汚染を防止するためにステージの下方に前後に抜き差し可能なトレイを配置した例を示す図であり、トレイをステージの下方に設置した状態を示す斜視図である。
【図34】図33に関連して、ステージの下方領域の汚染を防止するためにステージの下方に前後に抜き差し可能なトレイを配置した例を示す図であり、トレイをステージの下方から前方に引き出した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【0081】
S 標本
1 蛍光顕微鏡
2 本体ケース
3 標本カバー
10 透過照明系
11 落射照明系
12 撮像系
13 ステージ
15 ハロゲンランプ(透過照明用ランプ)
16 透過照明光
17 傾斜ミラー
28 対物レンズ
30 撮像用ミラー
31 撮像筒
32 撮像装置(CCDカメラ)
35 シャーシ
36 上側シャーシ
37 下側シャーシ
38 電動ファンユニット
40 水銀ランプ用電源ユニット
41 システム用電源ユニット
42 ハロゲンランプ用電源ユニット
43 モータ駆動回路基板
60 透過照明ユニット
61 透過照明ハウジング
71 電源基板
75 熱吸収フィルタ
76 落射照明ハウジング
85 制振部材(ゲル、ゴム)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
横向きに透過照明光を出射する透過照明用光源と、該光源が出射した透過照明光を下方に差し向けてステージ上の標本に向けて上方から透過照明を照射する透過照明系と、
横向きに光を出射する励起光照明用光源から出射された光を熱吸収フィルタを通過させた後に特定の短い波長帯域の励起光にした後に上方に差し向けてステージ上の標本に向けて下方から励起光を照射する落射照明系と、
前記ステージ上の標本に光を照射することにより得られた標本の像を撮像用ミラーで反射して横方向に向けて配置された撮像装置に取り込む撮像系と、
前記透過照明系の光源に電源を供給する透過照明用電源ユニットと、
前記落射照明系の光源に電源を供給する落射照明用電源ユニットと、
前記透過照明用電源ユニット及び落射照明用電源ユニットに関連した電源基板と
前記透過照明系と前記落射照明系と前記撮像系と前記透過照明用電源ユニットと前記落射照明用電源ユニットとを搭載するシャーシと、
該シャーシを包囲するケースとを有し、
前記シャーシには、下から上に向けて順に、前記撮像系、前記落射照明系、前記透過照明系とが配設され、前記透過照明用電源ユニットと前記落射照明用電源ユニットと前記電源基板とが前記落射照明系の上方に配設されていることを特徴とする倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項2】
前記シャーシには、電動ファンユニットが制振部材を介して取り付けられ、該電動ファンユニットによって前記ケース内が強制換気される、請求項1に記載の倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項3】
蛍光顕微鏡のシステム全体に電源を供給するシステム電源ユニットを更に有し、
該システム電源ユニットが前記落射照明系の上方に配設されている、請求項1又は2に記載の倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項4】
前記落射照明系及び前記透過照明系の光源が断熱ハウジングによって包囲され、該断熱ハウジングが前記電動ファンユニットによって強制換気される、請求項2に記載の倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項5】
前記落射照明系及び前記透過照明系が、各照明系に含まれる光源の前方に隣接して配置された熱吸収フィルタを更に含み、
該熱吸収フィルタが前記断熱ハウジングに収容されている、請求項4に記載の倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項6】
前記シャーシが上下に上側シャーシと下側シャーシとに分割された2分割構造を有し、
前記上側シャーシには、前記透過照明系と、前記透過照明用電源ユニットと、前記落射照明用電源ユニットと、前記電源基板と、前前記電源ユニットとが配設され、
前記下側シャーシには、前記撮像系と、前記落射照明系が配設されている、請求項5に記載の倒立型蛍光顕微鏡。
【請求項7】
前記撮像系と前記落射照明系とが平面視したときにV字に配置されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の倒立型蛍光顕微鏡。

【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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【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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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【図31】
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【図32】
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【図33】
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【図34】
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