正立型イメージング装置
【課題】 本発明は、試料の外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することである。
【解決手段】 試料Ｓｐを保持する試料保持部２の上方に試料Ｓｐを観察する観察部３が配置され、前記観察部３によって前記試料保持部２の試料Ｓｐを観察する正立型イメージング装置において、
前記試料保持部２は、前記試料Ｓｐの姿勢を変更する姿勢変更手段１８を備える。
【解決手段】 試料Ｓｐを保持する試料保持部２の上方に試料Ｓｐを観察する観察部３が配置され、前記観察部３によって前記試料保持部２の試料Ｓｐを観察する正立型イメージング装置において、
前記試料保持部２は、前記試料Ｓｐの姿勢を変更する姿勢変更手段１８を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、正立型イメージング装置は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する構成になっている。また、発光タンパクを利用した発光イメージング装置は、細胞内の遺伝子発現等の活性を連続的または長期間解析する手段として有用であり、各種培養細胞については、既に倒立型の装置で観察等を行う発光イメージングシステムが開発されている。
【０００３】
さらに、発光タンパクによって微弱な発光を発する試料の発光画像を取得するための装置であって、特に資料の上方から観察した正立型のイメージングデータを用いて画像解析して、遺伝子発現等の活性を連続的または長期間に亘り測定することも可能な正立型発光イメージング装置についても、特許文献１に示されている。
【０００４】
特許文献１の正立型発光イメージング装置は、植物の萌芽状態等を生物発光により観察する装置である。この正立型発光イメージング装置を使用することにより、正立型の観察が必要な試料、例えば胚、萌芽植物、昆虫、培養組織等の立体的且つ生きた生物材料の遺伝子発現等の活性を生体に優しい生物発光を用いて観察することが可能となる。また、特許文献１の装置では試料を収納する容器を２次元的に駆動するステージ駆動部が設けられている。このステージ駆動部によって容器を２次元的に移動させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、正立型の観察が必要な試料の殆どは、倒立型の観察の対象であった培養細胞とは異なり、立体的で且つ継続的に動くことがあるために所望の姿勢でイメージングを開始することが困難である。また、試料ステージ等の保持手段に所望の姿勢で保持したとしても、イメージングの途中で姿勢が変化する場合があり、着目点の長期間の観察が困難になる可能性もある。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、試料の外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面の態様は、試料を保持する試料保持部の上方に前記試料を観察する観察部が配置され、前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置において、前記試料保持部は、前記試料の姿勢を変更する姿勢変更手段を備えていることを特徴とする正立型イメージング装置である。
そして、上記構成では、試料を保持する試料保持部の上方の観察部によって前記試料保持部の試料を観察する際に、試料保持部の姿勢変更手段によって試料の姿勢を変更するようにしたものである。
【０００９】
好ましくは、前記試料保持部は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持する試料支持機構を有し、前記姿勢変更手段は、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動する回転角度変更手段である。
そして、上記構成では、前記試料保持部の試料支持機構によって前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持するとともに、前記姿勢変更手段の回転角度変更手段によって、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動するようにしたものである。
【００１０】
好ましくは、前記試料支持機構は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に回転する回転軸と、前記回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支する軸支部と、前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上で前記試料を保持する試料受部と、を有し、前記回転角度変更手段は、前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させる回転操作部と、前記回転軸の回転のトルク調整を行うトルク調整部と、前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するストッパと、を有する。
そして、上記構成では、軸支部によって前記試料支持機構の回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支し、前記試料保持部を前記回転軸によって前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に回転させ、前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上に前記試料を保持する試料受部を配置し、前記回転角度変更手段の回転操作部によって前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させるとともに、トルク調整部によって前記回転軸の回転のトルク調整を行い、さらに、ストッパによって前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するようにしたものである。
【００１１】
好ましくは、前記試料保持部は、前記試料を収容する収容体を有し、前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置される。
そして、上記構成では、前記試料保持部の収容体に前記試料を収容し、前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置されるようにしたものである。
【００１２】
好ましくは、前記試料保持部は、前記収容体の下面に前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブルを有する。
そして、上記構成では、前記試料保持部の前記収容体の下面のＸＹＺテーブルによって前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するようにしたものである。
【００１３】
好ましくは、前記姿勢変更手段は、前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向に回転する回転位置調整手段をさらに含む。
そして、上記構成では、姿勢変更手段の回転位置調整手段によって前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向の回転方向に回転させるようにしたものである。
【００１４】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料保持部を遮光する遮光手段と、前記遮光手段を開閉する開閉窓と、を有し、前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置である。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体は、正立型発光イメージング装置であり、遮光手段によって前記試料保持部を遮光し、開閉窓によって前記遮光手段を開閉する。前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行うようにしたものである。これにより、立体的且つ動きのある試料でも所望の姿勢で発光イメージングすることが可能で、発光観察の期間中にも試料の姿勢を変更できる。
【００１５】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体は、前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するための試料姿勢観察用光学手段をさらに備える。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体の試料姿勢観察用光学手段によって前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するようにしたものである。これにより、正立型での発光イメージングを常に正確に実行できる。また、遮光状態でも試料の姿勢を変更できるようにした場合には、使い勝手が向上する。
【００１６】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体を構成する前記観察部は前記試料からの発光部の結像を行う結像光学系を有し、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系の焦点を設定した。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体の結像光学系によって前記試料からの発光部の結像を行い、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系による焦点を設定するようにしたものである。
【００１７】
好ましくは、前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更する手段である。
そして、上記構成では、前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更するようにしたものである。これにより、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、試料の外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の正立型発光イメージング装置のシステム全体の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の正立型発光イメージング装置のイメージング装置本体の側面図。
【図３】第１の実施の形態のイメージング装置の試料保持部に設けられた姿勢変更手段を示す要部の縦断面図。
【図４】第１の実施の形態のイメージング装置の姿勢変更手段を示す平面図。
【図５】第１の実施の形態のイメージング装置の姿勢変更手段の操作ノブを示す側面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のイメージング装置の試料保持部に設けられた姿勢変更手段を示す要部の縦断面図。
【図７】第２の実施の形態のイメージング装置の試料保持部を示す要部の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
（構成）
図１乃至図５は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１は、正立型イメージング装置としての正立型発光イメージング装置１のシステム全体の概略構成を示す斜視図である。正立型発光イメージング装置１は、試料Ｓｐ（図３参照）を保持する試料保持部２の上方に前記試料Ｓｐを観察する観察部３が配置され、前記観察部３によって前記試料保持部２の試料Ｓｐを観察する正立型イメージング装置本体４を有する。
【００２１】
図２は、正立型イメージング装置本体４の側面図を示す。正立型イメージング装置本体４には、足部５付の基台６の上に鉛直方向に向けて脚部７が立設されている。この脚部７の上端部には、水平方向に向けて延設された支持アーム８の基端部が固定されている。支持アーム８の先端部側には前記観察部３が配設されている。
【００２２】
前記観察部３は、支持アーム８の下側に配置された複数（本実施の形態では２つ）の対物レンズ９ａ、９ｂと、支持アーム８の上側に配置された結像レンズ１０と、この結像レンズ１０の上に取り付けられた撮像カメラ１１とを有する。対物レンズ９ａ、９ｂは、レンズ切替え装置１２によって図２中で左右方向に移動可能に支持されている。そして、観察時には２つの対物レンズ９ａ、９ｂのうちのいずれか一方が観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上に選択的に配置された状態に切替えられるようになっている。
【００２３】
また、脚部７には、前記試料保持部２の支持台１３が図２中で上下方向（Ｚ方向）に移動可能な位置調整機構１４を介して図２中で上下方向に移動可能に支持されている。位置調整機構１４は、上下方向操作ノブ１５の回転操作によって試料保持部２の支持台１３を上下方向に移動させる構成になっている。
【００２４】
さらに、試料保持部２の支持台１３には、平板状の台座プレート１６と、この台座プレート１６を観察部３の観察方向の中心線Ｏ１と直交する平面に沿って互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動可能なＸＹテーブル１７とが設けられている。支持台１３の下方には、２重管構造のＸ方向操作ノブ１７ａとＹ方向操作ノブ１７ｂとが突設されている。そして、ＸＹテーブル１７は、Ｘ方向操作ノブ１７ａの回転操作によって台座プレート１６をＸ方向に、Ｙ方向操作ノブ１６ｂの回転操作によって台座プレート１６をＹ方向にそれぞれ移動させる構成になっている。
【００２５】
また、台座プレート１６には、試料Ｓｐの姿勢を変更する図３〜５に示す姿勢変更手段１８が設けられている。この姿勢変更手段１８は、円板状の試料台１９の上に、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２を中心に試料Ｓｐを回転可能に支持する試料支持機構２０を有する。
【００２６】
試料支持機構２０は、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２を中心に回転する回転軸２１と、前記回転軸２１の両端をそれぞれ回転自在に軸支する２つの軸支部（第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂ）とを有する。回転軸２１のほぼ中央部分には、前記試料Ｓｐを保持する凹陥状の試料受部２３が形成されている。試料受部２３の底面２３ａは、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２上に配置されている。
【００２７】
第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂには、軸受２４が組み込まれ、回転軸２１の両端が滑らかに回転できるように支持されている。第１の軸支部２２ａの外側に延出された回転軸２１の一端部には、回転角度変更手段としての回転角度調整操作ノブ（回転操作部）２５が固定されている。この回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動される。これにより、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θを変更する状態で前記試料支持機構２０を駆動する構成になっている。
【００２８】
また、第２の軸支部２２ｂの外側に延出された回転軸２１の他端部には、この回転軸２１の回転のトルク調整を行うトルク調整部２６が設けられている。このトルク調整部２６は、回転軸２１の回転時の摩擦抵抗を高めて回転軸２１の回転のトルク調整を行う構成になっている。
【００２９】
さらに、試料台１９の上には、回転角度調整操作ノブ２５と対応する部分にほぼＵ字状のストッパ受け部材２７が固定されている。このストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａ内には、回転角度調整操作ノブ２５の一部が挿入されている。ストッパ受け部材２７の外面には、ストッパ部材２８が回転軸２１の回転中心線Ｏ２と同方向に移動可能に装着されている。そして、ストッパ部材２８をストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａの内側に向けて押し込み操作、或いはねじ込み操作してストッパ部材２８の先端を回転角度調整操作ノブ２５に圧接させることにより、回転軸２１の回転位置を停止するストッパ２９が形成されている。
【００３０】
また、台座プレート１６には、円板状の試料台１９を着脱可能に取り付ける取り付け用の円形穴３０が形成されている。ここで、試料台１９の上縁部には、大径なフランジ部１９ａが形成されている。台座プレート１６の円形穴３０には、試料台１９のフランジ部１９ａと対応する形状の円形溝３０ａが形成されている。そして、台座プレート１６の円形穴３０に試料台１９が着脱可能に取り付けられる際に、試料台１９のフランジ部１９ａが台座プレート１６の円形溝３０ａに嵌合されるようになっている。
【００３１】
さらに、試料台１９には、図４および図５に示す回転操作ピン（回転位置調整手段）３１が突設されている。この回転操作ピン３１を図４中に矢印で示す方向に押圧することにより、試料台１９を台座プレート１６の円形穴３０に沿って観察部３の観察方向の中心線Ｏ１を中心とする軸回り方向に回転させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の正立型発光イメージング装置１は、前記試料保持部２を遮光する暗箱（遮光手段）３２と、暗箱３２を開閉する開閉窓３３と、を有する。開閉窓３３は、暗箱３２の本体に対して適宜の窓開閉機構３４を介して暗箱３２を閉じる閉位置と暗箱３２を開く開位置とに移動可能に支持されている。そして、開閉窓３３を閉位置にセットすることにより、暗箱３２で試料保持部２を遮光した状態で観察部３によって試料保持部２の試料Ｓｐを観察する発光イメージングを行うようになっている。
【００３３】
さらに、暗箱３２の外部には、コンピュータなどの制御部３５と、入出力手段３７と、暗箱３２内を照明する明視野観察用の白色光と蛍光観察用の励起光を得るための図示しない波長選択手段を有する光源装置（試料姿勢観察用光学手段）３６が設けられている。制御部３５は、撮像カメラ１１および入出力手段３７と送受信可能に接続されるとともに、光源装置３６に対し照明のタイミングや光量を制御するための制御信号を送信できるように接続されている。光源装置３６は、光ファイバ３８の基端部に接続され、光ファイバ３８の先端部は、暗箱３２の内部の試料保持部２の近傍位置に配置されている。
【００３４】
（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の正立型発光イメージング装置１の使用時には、例えば暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した状態で、正立型イメージング装置の本体４の試料受部２３上の回転中心線О２上に発光イメージング用の試料Ｓｐが載置される。この状態で、観察に使用される観察部３の２つの対物レンズ９ａ、９ｂのいずれか一方が選択され、レンズ切替え装置１２によって２つの対物レンズ９ａ、９ｂのうちのいずれか一方が観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上に選択的に配置された状態に切替えられる。
【００３５】
続いて、試料保持部２の支持台１３がＸＹＺ方向に移動調整される。すなわち、支持台１３は、位置調整機構１４によって図２中で上下方向（Ｚ方向）に移動される。さらに、支持台１３は、ＸＹテーブル１７のＸ方向操作ノブ１７ａの回転操作によって台座プレート１６がＸ方向に、Ｙ方向操作ノブ１６ｂの回転操作によって台座プレート１６がＹ方向にそれぞれ移動される。これにより、試料受部２３の上に試料Ｓｐが観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上にセットされる。
【００３６】
その後、姿勢変更手段１８が駆動される。このとき、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動される。これにより、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。このとき、トルク調整部２６によって回転軸２１の回転時の摩擦抵抗を高めて適正な回転軸２１の回転のトルク調整を行うことができる。そのため、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作時に、回転軸２１を所望の回転位置に移動させることができる。また、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作時に、回転軸２１を所望の回転位置に移動させた状態で、さらに、ストッパ２９を駆動し、ストッパ部材２８をストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａの内側に向けて押し込み操作、或いはねじ込み操作してストッパ部材２８の先端を回転角度調整操作ノブ２５に圧接させることにより、回転軸２１の回転位置を停止することができる。
さらに、必要に応じて回転操作ピン３１を操作することによって、試料Ｓｐの画像に対する方向を調整する。
【００３７】
このように、試料受部２３の上の試料Ｓｐの初期の姿勢変更操作が完了した状態で、暗箱３２の開閉窓３３が閉位置に移動される。この状態で、正立型発光イメージング装置１による正立型発光イメージングが行なわれる。この正立型発光イメージングは、正立型の観察が必要な試料、例えば胚、萌芽植物、昆虫、培養組織等の立体的且つ生きた生物材料の遺伝子発現等の活性を生体に優しい生物発光を用いて観察することである。すなわち、観察部３の撮像カメラ１１で微弱光としての発光を発する試料Ｓｐの発光画像を取得し、必要に応じて光源装置を制御して白色光で照明し、明視野画像を取得し、かつまた蛍光を励起する励起光を照明して蛍光画像を取得する。
【００３８】
また、長期間の観察において、イメージングの途中で試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢が変化する場合には、試料Ｓｐの姿勢を初期の姿勢から変更させる操作が必要になる。この場合は、暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した明視野観察の状態で、再度、姿勢変更手段１８が駆動される。そして、初期の姿勢調整と同様の手順で試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。
【００３９】
（効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の正立型発光イメージング装置１では、試料保持部２に試料Ｓｐの姿勢を変更する姿勢変更手段１８を設けている。これにより、姿勢変更手段１８により試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢を変更することにより、正立型での発光イメージングを常に正確に実行できる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、姿勢変更手段１８の駆動時には、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動され、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。これにより、結像レンズ１０の焦点を姿勢変更する回転軸２１に一致させているので、回転軸２１の回転時に試料Ｓｐの移動量を小さくすることができる。そのため、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になるという効果がある。したがって、試料Ｓｐの外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作を手動で行う構成を示したが、この操作を電動化する構成にしてもよい。この場合には、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作を制御部３５で制御する構成にすることにより、遮光状態でも試料の姿勢を変更できるので、使い勝手が向上する。
【００４２】
［第２の実施の形態］
（構成）
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図５参照）の正立型発光イメージング装置１の姿勢変更手段１８の構成を次の通り変更した変形例である。
すなわち、本実施の形態の姿勢変更手段１８では、試料支持機構２０の第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂとの間に配置される回転軸２１に、その回転中心線Ｏ２から外れる方向にほぼＵ字状に屈曲された試料保持フレーム４１が形成されている。この試料保持フレーム４１には、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１と平行な第２の基準平面Ｐ２が形成されている。
【００４３】
また、本実施の形態では、試料Ｓｐを収容する収容体である保持容器４３が使用される。この保持容器４３は、具体的には、例えば、培養シャーレ、ウエル等などである。図７は、シャーレからなる保持容器４３に試料Ｓｐの一例として寒天培地４４上にショウジョウバエの胚４５を配置したものである。
【００４４】
さらに、収容容器４３の下面の第２の基準平面Ｐ２には、収容容器４３を基準平面Ｐ１に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブル４２を有する。このＸＹＺテーブル４２は、制御部３５に接続され、制御部３５で制御する構成になっている。
（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の正立型発光イメージング装置１の使用時には、例えば暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した状態で、正立型イメージング装置の本体４の試料保持フレーム４１のＸＹＺテーブル４２の上に発光イメージング用の試料Ｓｐの収容容器４３が載置される。
【００４５】
その後、試料保持フレーム４１のＸＹＺテーブル４２が駆動される。そして、ＸＹＺテーブル４２の駆動にともない、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの位置がＸＹＺ方向に移動され、試料を中心線О１および中心線О２の交点に合致させる。さらに試料保持フレーム４１の上の試料Ｓｐの収容容器４３の初期の姿勢変更操作が第１の実施の形態と同様の操作で行われる。ここでは、その説明は省略する。このように試料受部２３の上の試料Ｓｐの初期の姿勢変更操作が完了した状態で、暗箱３２の開閉窓３３が閉位置に移動される。この状態で、正立型発光イメージング装置１による正立型発光イメージングが行なわれる。本実施の形態の正立型発光イメージングでは、試料Ｓｐの基質は噴霧して発光させる。室温の環境で、成長に伴って特定の組織だけが光るように改変されている。そして、観察部３の撮像カメラ１１で微弱光としての発光を発する試料Ｓｐの発光画像を取得する。
【００４６】
また、長期間の観察において、イメージングの途中で試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢が変化する場合や異なる姿勢からの観察も行いたい場合には、試料Ｓｐの姿勢を初期の姿勢から別の向きへと変更させる操作が必要になる。この場合は、暗箱３２の開閉窓３３を閉位置に保持したまま、制御部３５からの制御信号に基づき、光源装置３６から光ファイバ３８を通して暗箱３２の内部の試料保持部２の近傍位置に照射される照明光が照射された状態で、試料Ｓｐを、回転軸２１の回転による姿勢の調整に加え、ＸＹＺテーブルによって位置が変更される。このとき、光源装置３６は、制御部３５からの制御信号に基づき、試料Ｓｐの画像取得する際の光量よりは相対的に充分少ない光量で照明を行うようにすることで、試料Ｓｐの姿勢を入出力手段３７に搭載されているディスプレー画面上でリアルタイムに確認可能にする共に、撮像カメラ１１の撮像素子（ＣＣＤ等）または試料内部での残光等のノイズを防いで、迅速に発光画像の取得を継続できる点で好ましい。ここにおいて、暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した明視野観察の状態で、試料Ｓｐを、回転軸２１の回転による姿勢の調整に加え、ＸＹＺテーブルによって位置が変更されるようにしてもよい。
【００４７】
（効果）
そこで、本実施の形態では第１実施形態の効果に加え、収容容器４３内の試料Ｓｐの位置決めが容易になる。つまり、本実施の形態では、ＸＹＺテーブル４２の駆動によって、試料Ｓｐの着目点を回転軸２１に一致させることができるので、試料Ｓｐをセットする際に回転軸２１と試料Ｓｐの着目点がずれていてもよい。また、長期間の観察において試料Ｓｐの動きによって回転軸２１から着目点がずれてしまっても、ＸＹＺテーブルによって修正することができる。そのため、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になるという効果がある。とくに光源装置３６からの照明光を用いて姿勢変更する場合には、開閉窓３３を閉めた遮光状態のままでリアルタイムに姿勢変更を行えるという利点もある。したがって、試料Ｓｐの外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【００４８】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。例えば、姿勢変更手段１８は、手動の操作部に代えて（或いは併用で）電磁モータ等の電気駆動部を設けるようにして、使用者が入出力手段３７を介して、ディスプレー画面を見ながらキーボード（または入力用マウス）等の入力手段を用いて制御部３５から駆動制御することで、遠隔的に姿勢変更するようにしてもよい。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１） 正立型の発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置において、試料を保持し、試料の少なくとも１箇所を基点に角度を変更する姿勢変更手段を有する保持手段を備え、前記姿勢保持手段が発光イメージングのための使用状態で姿勢を調整可能としたことを特徴とする正立型発光イメージング装置。
【００４９】
（付記項２） 前記保持手段を遮光する遮光手段（具体的には暗箱）をさらに備え、前記姿勢変更手段による試料の姿勢変更状態を観察するための開閉窓を有する、付記項１に記載の装置。
（付記項３） 前記保持手段を遮光する遮光手段（具体的には暗箱）をさらに備え、前記姿勢変更手段による試料の姿勢変更状態を観察するための姿勢観察用光学手段（具体的には明視野観察手段、赤外線でもよい）を有する、付記項１に記載の装置。
【００５０】
（付記項４） 試料を収容する収容体（具体的には培養シャーレ、ウエル等）の接地箇所を前記姿勢変更手段の基点とする、付記項１に記載の装置。
（付記項５） 前記試料からの発光に基づく結像を行う結像光学系をさらに有し、結像光学系による焦点を前記姿勢変更手段の基点と一致するように設定したことを特徴とする、付記項１または４記載の装置。
【００５１】
（付記項６） 前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき試料の姿勢を変更する手段である、付記項４または５に記載の装置。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置を使用する技術分野や、これを製造する技術分野に有効である。
【符号の説明】
【００５３】
２…試料保持部、３…観察部、Ｓｐ…試料、１８…姿勢変更手段。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、正立型イメージング装置は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する構成になっている。また、発光タンパクを利用した発光イメージング装置は、細胞内の遺伝子発現等の活性を連続的または長期間解析する手段として有用であり、各種培養細胞については、既に倒立型の装置で観察等を行う発光イメージングシステムが開発されている。
【０００３】
さらに、発光タンパクによって微弱な発光を発する試料の発光画像を取得するための装置であって、特に資料の上方から観察した正立型のイメージングデータを用いて画像解析して、遺伝子発現等の活性を連続的または長期間に亘り測定することも可能な正立型発光イメージング装置についても、特許文献１に示されている。
【０００４】
特許文献１の正立型発光イメージング装置は、植物の萌芽状態等を生物発光により観察する装置である。この正立型発光イメージング装置を使用することにより、正立型の観察が必要な試料、例えば胚、萌芽植物、昆虫、培養組織等の立体的且つ生きた生物材料の遺伝子発現等の活性を生体に優しい生物発光を用いて観察することが可能となる。また、特許文献１の装置では試料を収納する容器を２次元的に駆動するステージ駆動部が設けられている。このステージ駆動部によって容器を２次元的に移動させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のように、正立型の観察が必要な試料の殆どは、倒立型の観察の対象であった培養細胞とは異なり、立体的で且つ継続的に動くことがあるために所望の姿勢でイメージングを開始することが困難である。また、試料ステージ等の保持手段に所望の姿勢で保持したとしても、イメージングの途中で姿勢が変化する場合があり、着目点の長期間の観察が困難になる可能性もある。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、試料の外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面の態様は、試料を保持する試料保持部の上方に前記試料を観察する観察部が配置され、前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置において、前記試料保持部は、前記試料の姿勢を変更する姿勢変更手段を備えていることを特徴とする正立型イメージング装置である。
そして、上記構成では、試料を保持する試料保持部の上方の観察部によって前記試料保持部の試料を観察する際に、試料保持部の姿勢変更手段によって試料の姿勢を変更するようにしたものである。
【０００９】
好ましくは、前記試料保持部は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持する試料支持機構を有し、前記姿勢変更手段は、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動する回転角度変更手段である。
そして、上記構成では、前記試料保持部の試料支持機構によって前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持するとともに、前記姿勢変更手段の回転角度変更手段によって、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動するようにしたものである。
【００１０】
好ましくは、前記試料支持機構は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に回転する回転軸と、前記回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支する軸支部と、前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上で前記試料を保持する試料受部と、を有し、前記回転角度変更手段は、前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させる回転操作部と、前記回転軸の回転のトルク調整を行うトルク調整部と、前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するストッパと、を有する。
そして、上記構成では、軸支部によって前記試料支持機構の回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支し、前記試料保持部を前記回転軸によって前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に回転させ、前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上に前記試料を保持する試料受部を配置し、前記回転角度変更手段の回転操作部によって前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させるとともに、トルク調整部によって前記回転軸の回転のトルク調整を行い、さらに、ストッパによって前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するようにしたものである。
【００１１】
好ましくは、前記試料保持部は、前記試料を収容する収容体を有し、前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置される。
そして、上記構成では、前記試料保持部の収容体に前記試料を収容し、前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置されるようにしたものである。
【００１２】
好ましくは、前記試料保持部は、前記収容体の下面に前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブルを有する。
そして、上記構成では、前記試料保持部の前記収容体の下面のＸＹＺテーブルによって前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するようにしたものである。
【００１３】
好ましくは、前記姿勢変更手段は、前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向に回転する回転位置調整手段をさらに含む。
そして、上記構成では、姿勢変更手段の回転位置調整手段によって前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向の回転方向に回転させるようにしたものである。
【００１４】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料保持部を遮光する遮光手段と、前記遮光手段を開閉する開閉窓と、を有し、前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置である。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体は、正立型発光イメージング装置であり、遮光手段によって前記試料保持部を遮光し、開閉窓によって前記遮光手段を開閉する。前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行うようにしたものである。これにより、立体的且つ動きのある試料でも所望の姿勢で発光イメージングすることが可能で、発光観察の期間中にも試料の姿勢を変更できる。
【００１５】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体は、前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するための試料姿勢観察用光学手段をさらに備える。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体の試料姿勢観察用光学手段によって前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するようにしたものである。これにより、正立型での発光イメージングを常に正確に実行できる。また、遮光状態でも試料の姿勢を変更できるようにした場合には、使い勝手が向上する。
【００１６】
好ましくは、前記正立型イメージング装置の本体を構成する前記観察部は前記試料からの発光部の結像を行う結像光学系を有し、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系の焦点を設定した。
そして、上記構成では、前記正立型イメージング装置の本体の結像光学系によって前記試料からの発光部の結像を行い、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系による焦点を設定するようにしたものである。
【００１７】
好ましくは、前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更する手段である。
そして、上記構成では、前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更するようにしたものである。これにより、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、試料の外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の正立型発光イメージング装置のシステム全体の概略構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態の正立型発光イメージング装置のイメージング装置本体の側面図。
【図３】第１の実施の形態のイメージング装置の試料保持部に設けられた姿勢変更手段を示す要部の縦断面図。
【図４】第１の実施の形態のイメージング装置の姿勢変更手段を示す平面図。
【図５】第１の実施の形態のイメージング装置の姿勢変更手段の操作ノブを示す側面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態のイメージング装置の試料保持部に設けられた姿勢変更手段を示す要部の縦断面図。
【図７】第２の実施の形態のイメージング装置の試料保持部を示す要部の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施の形態］
（構成）
図１乃至図５は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１は、正立型イメージング装置としての正立型発光イメージング装置１のシステム全体の概略構成を示す斜視図である。正立型発光イメージング装置１は、試料Ｓｐ（図３参照）を保持する試料保持部２の上方に前記試料Ｓｐを観察する観察部３が配置され、前記観察部３によって前記試料保持部２の試料Ｓｐを観察する正立型イメージング装置本体４を有する。
【００２１】
図２は、正立型イメージング装置本体４の側面図を示す。正立型イメージング装置本体４には、足部５付の基台６の上に鉛直方向に向けて脚部７が立設されている。この脚部７の上端部には、水平方向に向けて延設された支持アーム８の基端部が固定されている。支持アーム８の先端部側には前記観察部３が配設されている。
【００２２】
前記観察部３は、支持アーム８の下側に配置された複数（本実施の形態では２つ）の対物レンズ９ａ、９ｂと、支持アーム８の上側に配置された結像レンズ１０と、この結像レンズ１０の上に取り付けられた撮像カメラ１１とを有する。対物レンズ９ａ、９ｂは、レンズ切替え装置１２によって図２中で左右方向に移動可能に支持されている。そして、観察時には２つの対物レンズ９ａ、９ｂのうちのいずれか一方が観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上に選択的に配置された状態に切替えられるようになっている。
【００２３】
また、脚部７には、前記試料保持部２の支持台１３が図２中で上下方向（Ｚ方向）に移動可能な位置調整機構１４を介して図２中で上下方向に移動可能に支持されている。位置調整機構１４は、上下方向操作ノブ１５の回転操作によって試料保持部２の支持台１３を上下方向に移動させる構成になっている。
【００２４】
さらに、試料保持部２の支持台１３には、平板状の台座プレート１６と、この台座プレート１６を観察部３の観察方向の中心線Ｏ１と直交する平面に沿って互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動可能なＸＹテーブル１７とが設けられている。支持台１３の下方には、２重管構造のＸ方向操作ノブ１７ａとＹ方向操作ノブ１７ｂとが突設されている。そして、ＸＹテーブル１７は、Ｘ方向操作ノブ１７ａの回転操作によって台座プレート１６をＸ方向に、Ｙ方向操作ノブ１６ｂの回転操作によって台座プレート１６をＹ方向にそれぞれ移動させる構成になっている。
【００２５】
また、台座プレート１６には、試料Ｓｐの姿勢を変更する図３〜５に示す姿勢変更手段１８が設けられている。この姿勢変更手段１８は、円板状の試料台１９の上に、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２を中心に試料Ｓｐを回転可能に支持する試料支持機構２０を有する。
【００２６】
試料支持機構２０は、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２を中心に回転する回転軸２１と、前記回転軸２１の両端をそれぞれ回転自在に軸支する２つの軸支部（第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂ）とを有する。回転軸２１のほぼ中央部分には、前記試料Ｓｐを保持する凹陥状の試料受部２３が形成されている。試料受部２３の底面２３ａは、観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する方向の回転中心線Ｏ２上に配置されている。
【００２７】
第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂには、軸受２４が組み込まれ、回転軸２１の両端が滑らかに回転できるように支持されている。第１の軸支部２２ａの外側に延出された回転軸２１の一端部には、回転角度変更手段としての回転角度調整操作ノブ（回転操作部）２５が固定されている。この回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動される。これにより、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θを変更する状態で前記試料支持機構２０を駆動する構成になっている。
【００２８】
また、第２の軸支部２２ｂの外側に延出された回転軸２１の他端部には、この回転軸２１の回転のトルク調整を行うトルク調整部２６が設けられている。このトルク調整部２６は、回転軸２１の回転時の摩擦抵抗を高めて回転軸２１の回転のトルク調整を行う構成になっている。
【００２９】
さらに、試料台１９の上には、回転角度調整操作ノブ２５と対応する部分にほぼＵ字状のストッパ受け部材２７が固定されている。このストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａ内には、回転角度調整操作ノブ２５の一部が挿入されている。ストッパ受け部材２７の外面には、ストッパ部材２８が回転軸２１の回転中心線Ｏ２と同方向に移動可能に装着されている。そして、ストッパ部材２８をストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａの内側に向けて押し込み操作、或いはねじ込み操作してストッパ部材２８の先端を回転角度調整操作ノブ２５に圧接させることにより、回転軸２１の回転位置を停止するストッパ２９が形成されている。
【００３０】
また、台座プレート１６には、円板状の試料台１９を着脱可能に取り付ける取り付け用の円形穴３０が形成されている。ここで、試料台１９の上縁部には、大径なフランジ部１９ａが形成されている。台座プレート１６の円形穴３０には、試料台１９のフランジ部１９ａと対応する形状の円形溝３０ａが形成されている。そして、台座プレート１６の円形穴３０に試料台１９が着脱可能に取り付けられる際に、試料台１９のフランジ部１９ａが台座プレート１６の円形溝３０ａに嵌合されるようになっている。
【００３１】
さらに、試料台１９には、図４および図５に示す回転操作ピン（回転位置調整手段）３１が突設されている。この回転操作ピン３１を図４中に矢印で示す方向に押圧することにより、試料台１９を台座プレート１６の円形穴３０に沿って観察部３の観察方向の中心線Ｏ１を中心とする軸回り方向に回転させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の正立型発光イメージング装置１は、前記試料保持部２を遮光する暗箱（遮光手段）３２と、暗箱３２を開閉する開閉窓３３と、を有する。開閉窓３３は、暗箱３２の本体に対して適宜の窓開閉機構３４を介して暗箱３２を閉じる閉位置と暗箱３２を開く開位置とに移動可能に支持されている。そして、開閉窓３３を閉位置にセットすることにより、暗箱３２で試料保持部２を遮光した状態で観察部３によって試料保持部２の試料Ｓｐを観察する発光イメージングを行うようになっている。
【００３３】
さらに、暗箱３２の外部には、コンピュータなどの制御部３５と、入出力手段３７と、暗箱３２内を照明する明視野観察用の白色光と蛍光観察用の励起光を得るための図示しない波長選択手段を有する光源装置（試料姿勢観察用光学手段）３６が設けられている。制御部３５は、撮像カメラ１１および入出力手段３７と送受信可能に接続されるとともに、光源装置３６に対し照明のタイミングや光量を制御するための制御信号を送信できるように接続されている。光源装置３６は、光ファイバ３８の基端部に接続され、光ファイバ３８の先端部は、暗箱３２の内部の試料保持部２の近傍位置に配置されている。
【００３４】
（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の正立型発光イメージング装置１の使用時には、例えば暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した状態で、正立型イメージング装置の本体４の試料受部２３上の回転中心線О２上に発光イメージング用の試料Ｓｐが載置される。この状態で、観察に使用される観察部３の２つの対物レンズ９ａ、９ｂのいずれか一方が選択され、レンズ切替え装置１２によって２つの対物レンズ９ａ、９ｂのうちのいずれか一方が観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上に選択的に配置された状態に切替えられる。
【００３５】
続いて、試料保持部２の支持台１３がＸＹＺ方向に移動調整される。すなわち、支持台１３は、位置調整機構１４によって図２中で上下方向（Ｚ方向）に移動される。さらに、支持台１３は、ＸＹテーブル１７のＸ方向操作ノブ１７ａの回転操作によって台座プレート１６がＸ方向に、Ｙ方向操作ノブ１６ｂの回転操作によって台座プレート１６がＹ方向にそれぞれ移動される。これにより、試料受部２３の上に試料Ｓｐが観察部３の観察方向の中心線（光軸）Ｏ１上にセットされる。
【００３６】
その後、姿勢変更手段１８が駆動される。このとき、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動される。これにより、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。このとき、トルク調整部２６によって回転軸２１の回転時の摩擦抵抗を高めて適正な回転軸２１の回転のトルク調整を行うことができる。そのため、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作時に、回転軸２１を所望の回転位置に移動させることができる。また、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作時に、回転軸２１を所望の回転位置に移動させた状態で、さらに、ストッパ２９を駆動し、ストッパ部材２８をストッパ受け部材２７のＵ字溝２７ａの内側に向けて押し込み操作、或いはねじ込み操作してストッパ部材２８の先端を回転角度調整操作ノブ２５に圧接させることにより、回転軸２１の回転位置を停止することができる。
さらに、必要に応じて回転操作ピン３１を操作することによって、試料Ｓｐの画像に対する方向を調整する。
【００３７】
このように、試料受部２３の上の試料Ｓｐの初期の姿勢変更操作が完了した状態で、暗箱３２の開閉窓３３が閉位置に移動される。この状態で、正立型発光イメージング装置１による正立型発光イメージングが行なわれる。この正立型発光イメージングは、正立型の観察が必要な試料、例えば胚、萌芽植物、昆虫、培養組織等の立体的且つ生きた生物材料の遺伝子発現等の活性を生体に優しい生物発光を用いて観察することである。すなわち、観察部３の撮像カメラ１１で微弱光としての発光を発する試料Ｓｐの発光画像を取得し、必要に応じて光源装置を制御して白色光で照明し、明視野画像を取得し、かつまた蛍光を励起する励起光を照明して蛍光画像を取得する。
【００３８】
また、長期間の観察において、イメージングの途中で試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢が変化する場合には、試料Ｓｐの姿勢を初期の姿勢から変更させる操作が必要になる。この場合は、暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した明視野観察の状態で、再度、姿勢変更手段１８が駆動される。そして、初期の姿勢調整と同様の手順で試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。
【００３９】
（効果）
そこで、上記構成のものにあっては次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の正立型発光イメージング装置１では、試料保持部２に試料Ｓｐの姿勢を変更する姿勢変更手段１８を設けている。これにより、姿勢変更手段１８により試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢を変更することにより、正立型での発光イメージングを常に正確に実行できる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、姿勢変更手段１８の駆動時には、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作にともない回転軸２１が回転駆動され、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの回転角度θが変更される。これにより、結像レンズ１０の焦点を姿勢変更する回転軸２１に一致させているので、回転軸２１の回転時に試料Ｓｐの移動量を小さくすることができる。そのため、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になるという効果がある。したがって、試料Ｓｐの外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、試料支持機構２０の回転角度調整操作ノブ２５の回転操作を手動で行う構成を示したが、この操作を電動化する構成にしてもよい。この場合には、回転角度調整操作ノブ２５の回転操作を制御部３５で制御する構成にすることにより、遮光状態でも試料の姿勢を変更できるので、使い勝手が向上する。
【００４２】
［第２の実施の形態］
（構成）
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１乃至図５参照）の正立型発光イメージング装置１の姿勢変更手段１８の構成を次の通り変更した変形例である。
すなわち、本実施の形態の姿勢変更手段１８では、試料支持機構２０の第１の軸支部２２ａと第２の軸支部２２ｂとの間に配置される回転軸２１に、その回転中心線Ｏ２から外れる方向にほぼＵ字状に屈曲された試料保持フレーム４１が形成されている。この試料保持フレーム４１には、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１と平行な第２の基準平面Ｐ２が形成されている。
【００４３】
また、本実施の形態では、試料Ｓｐを収容する収容体である保持容器４３が使用される。この保持容器４３は、具体的には、例えば、培養シャーレ、ウエル等などである。図７は、シャーレからなる保持容器４３に試料Ｓｐの一例として寒天培地４４上にショウジョウバエの胚４５を配置したものである。
【００４４】
さらに、収容容器４３の下面の第２の基準平面Ｐ２には、収容容器４３を基準平面Ｐ１に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブル４２を有する。このＸＹＺテーブル４２は、制御部３５に接続され、制御部３５で制御する構成になっている。
（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の正立型発光イメージング装置１の使用時には、例えば暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した状態で、正立型イメージング装置の本体４の試料保持フレーム４１のＸＹＺテーブル４２の上に発光イメージング用の試料Ｓｐの収容容器４３が載置される。
【００４５】
その後、試料保持フレーム４１のＸＹＺテーブル４２が駆動される。そして、ＸＹＺテーブル４２の駆動にともない、回転軸２１の回転中心線Ｏ２を通り、かつ観察部３の観察方向の中心線Ｏ１に対して直交する基準平面Ｐ１に対して前記試料Ｓｐの位置がＸＹＺ方向に移動され、試料を中心線О１および中心線О２の交点に合致させる。さらに試料保持フレーム４１の上の試料Ｓｐの収容容器４３の初期の姿勢変更操作が第１の実施の形態と同様の操作で行われる。ここでは、その説明は省略する。このように試料受部２３の上の試料Ｓｐの初期の姿勢変更操作が完了した状態で、暗箱３２の開閉窓３３が閉位置に移動される。この状態で、正立型発光イメージング装置１による正立型発光イメージングが行なわれる。本実施の形態の正立型発光イメージングでは、試料Ｓｐの基質は噴霧して発光させる。室温の環境で、成長に伴って特定の組織だけが光るように改変されている。そして、観察部３の撮像カメラ１１で微弱光としての発光を発する試料Ｓｐの発光画像を取得する。
【００４６】
また、長期間の観察において、イメージングの途中で試料受部２３の上の試料Ｓｐの姿勢が変化する場合や異なる姿勢からの観察も行いたい場合には、試料Ｓｐの姿勢を初期の姿勢から別の向きへと変更させる操作が必要になる。この場合は、暗箱３２の開閉窓３３を閉位置に保持したまま、制御部３５からの制御信号に基づき、光源装置３６から光ファイバ３８を通して暗箱３２の内部の試料保持部２の近傍位置に照射される照明光が照射された状態で、試料Ｓｐを、回転軸２１の回転による姿勢の調整に加え、ＸＹＺテーブルによって位置が変更される。このとき、光源装置３６は、制御部３５からの制御信号に基づき、試料Ｓｐの画像取得する際の光量よりは相対的に充分少ない光量で照明を行うようにすることで、試料Ｓｐの姿勢を入出力手段３７に搭載されているディスプレー画面上でリアルタイムに確認可能にする共に、撮像カメラ１１の撮像素子（ＣＣＤ等）または試料内部での残光等のノイズを防いで、迅速に発光画像の取得を継続できる点で好ましい。ここにおいて、暗箱３２の開閉窓３３を開位置に移動した明視野観察の状態で、試料Ｓｐを、回転軸２１の回転による姿勢の調整に加え、ＸＹＺテーブルによって位置が変更されるようにしてもよい。
【００４７】
（効果）
そこで、本実施の形態では第１実施形態の効果に加え、収容容器４３内の試料Ｓｐの位置決めが容易になる。つまり、本実施の形態では、ＸＹＺテーブル４２の駆動によって、試料Ｓｐの着目点を回転軸２１に一致させることができるので、試料Ｓｐをセットする際に回転軸２１と試料Ｓｐの着目点がずれていてもよい。また、長期間の観察において試料Ｓｐの動きによって回転軸２１から着目点がずれてしまっても、ＸＹＺテーブルによって修正することができる。そのため、長期間の発光イメージングによる画像同士の位置合わせが容易になるという効果がある。とくに光源装置３６からの照明光を用いて姿勢変更する場合には、開閉窓３３を閉めた遮光状態のままでリアルタイムに姿勢変更を行えるという利点もある。したがって、試料Ｓｐの外形や内部構造に応じた連続的または長期間の観察を可能にした正立型イメージング装置を提供することができる。
【００４８】
さらに、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。例えば、姿勢変更手段１８は、手動の操作部に代えて（或いは併用で）電磁モータ等の電気駆動部を設けるようにして、使用者が入出力手段３７を介して、ディスプレー画面を見ながらキーボード（または入力用マウス）等の入力手段を用いて制御部３５から駆動制御することで、遠隔的に姿勢変更するようにしてもよい。
次に、本出願の他の特徴的な技術事項を下記の通り付記する。
記
（付記項１） 正立型の発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置において、試料を保持し、試料の少なくとも１箇所を基点に角度を変更する姿勢変更手段を有する保持手段を備え、前記姿勢保持手段が発光イメージングのための使用状態で姿勢を調整可能としたことを特徴とする正立型発光イメージング装置。
【００４９】
（付記項２） 前記保持手段を遮光する遮光手段（具体的には暗箱）をさらに備え、前記姿勢変更手段による試料の姿勢変更状態を観察するための開閉窓を有する、付記項１に記載の装置。
（付記項３） 前記保持手段を遮光する遮光手段（具体的には暗箱）をさらに備え、前記姿勢変更手段による試料の姿勢変更状態を観察するための姿勢観察用光学手段（具体的には明視野観察手段、赤外線でもよい）を有する、付記項１に記載の装置。
【００５０】
（付記項４） 試料を収容する収容体（具体的には培養シャーレ、ウエル等）の接地箇所を前記姿勢変更手段の基点とする、付記項１に記載の装置。
（付記項５） 前記試料からの発光に基づく結像を行う結像光学系をさらに有し、結像光学系による焦点を前記姿勢変更手段の基点と一致するように設定したことを特徴とする、付記項１または４記載の装置。
【００５１】
（付記項６） 前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき試料の姿勢を変更する手段である、付記項４または５に記載の装置。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、試料を保持する試料保持部の上方に試料を観察する観察部が配置され、観察部によって試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置を使用する技術分野や、これを製造する技術分野に有効である。
【符号の説明】
【００５３】
２…試料保持部、３…観察部、Ｓｐ…試料、１８…姿勢変更手段。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料保持部の上方に前記試料を観察する観察部が配置され、前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置において、
前記試料保持部は、前記試料の姿勢を変更する姿勢変更手段を備えていることを特徴とする正立型イメージング装置。
【請求項２】
前記試料保持部は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持する試料支持機構を有し、
前記姿勢変更手段は、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動する回転角度変更手段であることを特徴とする請求項１に記載の正立型イメージング装置。
【請求項３】
前記試料支持機構は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心を中心に回転する回転軸と、
前記回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支する軸支部と、
前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上で前記試料を保持する試料受部と、
を有し、
前記回転角度変更手段は、前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させる回転操作部と、
前記回転軸の回転のトルク調整を行うトルク調整部と、
前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するストッパと、
を有することを特徴とする請求項２に記載の正立型イメージング装置。
【請求項４】
前記試料保持部は、前記試料を収容する収容体を有し、
前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置されることを特徴とする請求項２に記載の正立型イメージング装置。
【請求項５】
前記試料保持部は、前記収容体の下面に前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブルを有することを特徴とする請求項４に記載の正立型イメージング装置。
【請求項６】
前記姿勢変更手段は、前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向に回転する回転方向の回転位置調整手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の正立型イメージング装置。
【請求項７】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料保持部を遮光する遮光手段と、
前記遮光手段を開閉する開閉窓と、
を有し、
前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の正立型イメージング装置。
【請求項８】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するための試料姿勢観察用光学手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の正立型イメージング装置。
【請求項９】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料からの発光部の結像を行う結像光学系をさらに有し、
前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系による焦点を設定したことを特徴とする請求項７に記載の正立型イメージング装置。
【請求項１０】
前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更する手段であることを特徴とする請求項９に記載の正立型イメージング装置。
【請求項１】
試料を保持する試料保持部の上方に前記試料を観察する観察部が配置され、前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する正立型イメージング装置において、
前記試料保持部は、前記試料の姿勢を変更する姿勢変更手段を備えていることを特徴とする正立型イメージング装置。
【請求項２】
前記試料保持部は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線を中心に前記試料を回転可能に支持する試料支持機構を有し、
前記姿勢変更手段は、前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面に対して前記試料の回転角度を変更する状態で前記試料支持機構を駆動する回転角度変更手段であることを特徴とする請求項１に記載の正立型イメージング装置。
【請求項３】
前記試料支持機構は、前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心を中心に回転する回転軸と、
前記回転軸の両端をそれぞれ回転自在に軸支する軸支部と、
前記回転軸における前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する方向の回転中心線上で前記試料を保持する試料受部と、
を有し、
前記回転角度変更手段は、前記回転中心線を中心に前記回転軸を回転させる回転操作部と、
前記回転軸の回転のトルク調整を行うトルク調整部と、
前記基準平面に対する前記試料の回転角度を任意の角度に調整した状態で前記回転軸の回転位置を停止するストッパと、
を有することを特徴とする請求項２に記載の正立型イメージング装置。
【請求項４】
前記試料保持部は、前記試料を収容する収容体を有し、
前記試料支持機構の回転中心線上に前記収容体内の前記試料が配置されることを特徴とする請求項２に記載の正立型イメージング装置。
【請求項５】
前記試料保持部は、前記収容体の下面に前記収容体を前記基準平面に対して上下左右方向に駆動するＸＹＺテーブルを有することを特徴とする請求項４に記載の正立型イメージング装置。
【請求項６】
前記姿勢変更手段は、前記試料保持部を前記観察部の観察方向の中心線に対して軸回り方向に回転する回転方向の回転位置調整手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の正立型イメージング装置。
【請求項７】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料保持部を遮光する遮光手段と、
前記遮光手段を開閉する開閉窓と、
を有し、
前記遮光手段で前記試料保持部を遮光した状態で前記観察部によって前記試料保持部の試料を観察する発光イメージングを行う正立型発光イメージング装置であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の正立型イメージング装置。
【請求項８】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記遮光手段で遮光した状態で前記試料保持部の前記試料の姿勢を観察するための試料姿勢観察用光学手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の正立型イメージング装置。
【請求項９】
前記正立型イメージング装置の本体は、前記試料からの発光部の結像を行う結像光学系をさらに有し、
前記回転中心線を通り、かつ前記観察部の観察方向の中心線に対して直交する基準平面上の基点と一致するように前記結像光学系による焦点を設定したことを特徴とする請求項７に記載の正立型イメージング装置。
【請求項１０】
前記姿勢変更手段は、前記基点を中心にした回転軌跡に基づき前記試料の姿勢を変更する手段であることを特徴とする請求項９に記載の正立型イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２０２７７８（Ｐ２０１２−２０２７７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６７１６（Ｐ２０１１−６６７１６）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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