JP2014092640A

JP2014092640A - 顕微鏡および制御方法

Info

Publication number: JP2014092640A
Application number: JP2012242254A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Kaneki; 伸介金木; Yasuko Nakazato; 泰子中里
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-19

Abstract

【課題】顕微鏡の操作時間を短縮することができるとともに、簡易な操作でステージの移動と観察法の切り替えとを連動させることができる顕微鏡および制御方法を提供する。
【解決手段】顕微鏡１は、ステージ１５および／または複数の光学素子を移動させる駆動部２７と、観察法毎に、ステージ１５上に載置した標本Ｓの位置に関する座標情報を対応付けた位置情報および／または観察法毎に必要な複数の光学素子それぞれの配置情報を記録する記録部５と、記録部５が記録する位置情報および／または組合せ情報を参照し、観察法に応じて複数の光学素子を切り替えると共にステージ１５を連動制御させる、またはステージ１５の位置に応じて、対応付けられた観察法を特定し，複数の光学素子それぞれの配置情報に従い光学素子を切り替えることによって、観察法を切り替える制御部６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステージ上に載置された試料を観察する顕微鏡の技術に関し、特に、顕微授精に好適な顕微鏡および顕微鏡の制御方法に関する。

近年、顕微鏡の一用途として、高度生殖医療の分野における顕微授精が知られている。顕微授精は、顕微鏡下で精子と卵子とを授精させる方法であり、一般に、精子が納められたマイクロピペットをホールティングピペットで固定された卵子に突き刺して卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法（Intracytoplasmic Sperm Injection：以下、「ＩＣＳＩ」という）により行われる。このＩＣＳＩでは、ステージ上で標本を操作するため、ステージの上方に大きな作業空間を有する倒立顕微鏡を用いることが一般的である。

また、顕微授精の分野では、卵子の授精率を向上させるため、卵子を立体的に観察可能なレリーフコントラスト観察法（以下、「ＲＣ観察法」という）が知られている（特許文献１参照）。

また、近年、顕微授精の分野では、授精率を向上させるため、複数の観察法を適宜切り替えながら顕微鏡を使用する顕微授精の方法が注目されている。たとえば、ＲＣ観察法、微分干渉観察法（以下、「ＤＩＣ観察法」という）および偏光観察法（以下、「ＰＯ観察法」という）を観察目的に応じて切り替えながら使用する方法が普及しつつある。

ＤＩＣ観察法は、ＲＣ観察法に比べて高倍率で対象物を観察することができ、卵子に比べて小さな精子の観察に適しているため、良質な精子を選別する際に用いられる。

また、ＰＯ観察法は、複屈折性を有する卵子の紡錘体の観察に適しているため、卵子に精子を注入する際に、紡錘体を誤って傷つけてしまうことを防止しつつ、紡錘体の位置を確認する際に用いられる。

特開昭５１−２９１４９号公報

ところで、顕微授精のために採取された卵子および精子は、通常、インキュベータ等により卵子および精子に最適な温度環境下で管理されている。しかしながら、精子を注入する作業が行われる際に、卵子および精子は、インキュベータから取り出されて顕微鏡上に配置されることになる。顕微鏡上の環境は、卵子および精子にとって必ずしも最適な環境ではないため、卵子および精子にかかるストレスを抑制するため、顕微鏡で行われる作業を短時間で済ませる必要がある。

また、顕微授精では、卵子および精子は、それぞれシャーレ内の予め決められた専用のドロップ内に配置され、複数の卵子に対してＩＣＳＩが適用されるのが一般的である。しかしながら、顕微授精では、卵子毎に精子用選別ドロップとＩＣＳＩ用ドロップとの間でステージを手動で往復移動させなければならないうえ、精子用選別ドロップおよびＩＣＳＩ用ドロップそれぞれに適した観察法に顕微鏡の光学素子を切り替えなければならず、繰り返し操作が多岐にわたることで、作業が煩雑になるという問題点があった。このため、簡易な操作でステージの移動と観察法の切り替えとを連動させることができる技術が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、顕微鏡の操作時間を短縮することができるとともに、簡易な操作でステージの移動と観察法の切り替えとを連動させることができる顕微鏡および駆動方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる顕微鏡は、標本を照射する光源と、前記光源が発する光の光路に対して挿脱可能または前記光路の光軸を中心に回転可能に配置される複数の光学素子と，を備え、複数の観察法を設定可能であり、観察法に応じて前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替え可能な顕微鏡であって、前記標本が載置され、少なくとも水平方向に移動可能なステージと、前記ステージおよび／または前記複数の光学素子を移動させる駆動部と、前記観察法毎に前記光路上に対する前記複数の光学素子それぞれの配置情報と、前記観察法毎に前記標本を前記ステージ上に載置した位置を示す座標情報とを対応付けた設定情報を記録する記録部と、前記記録部が記録する前記設定情報を参照し、前記観察法に応じて前記駆動部を駆動することによって、前記光路が前記座標情報と対応する位置に一致するように前記ステージを移動させる、または前記ステージの位置に応じて前記駆動部を駆動することによって、前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替えて観察法を変更する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記ステージの位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記制御部は、前記位置検出部が検出した検出結果に基づいて、前記光路上における前記複数の光学素子を切り替えることによって、観察法を変更することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記複数の観察法のいずれかを指示する指示信号の入力を受け付ける操作入力部をさらに備え、前記制御部は、前記操作入力部から前記指示信号が入力された場合、該指示信号の観察法に応じた前記座標情報と対応する位置に前記光路が一致するように前記ステージを移動させることを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記ステージは、鉛直方向に移動可能であり、前記座標情報は、前記ステージの水平面における平面情報と鉛直方向における高さ情報とを含み、前記制御部は、前記指示信号が指示する前記高さ座標と対応する位置に基づいて、前記ステージを鉛直方向に移動させることによって、当該顕微鏡のピントを調整することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、前記ステージの位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記操作入力部は、前記座標情報を登録する登録信号の入力を受け付け可能であり、前記制御部は、前記登録信号が入力された場合、前記位置検出部が検出した検出結果を前記座標情報として前記記録部に記録することを特徴とする。

また、本発明にかかる顕微鏡は、上記発明において、卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法に用いられることを特徴とする。

また、本発明にかかる制御方法は、標本を照射する光源と、前記光源が発する光の光路に対して挿脱可能または前記光路の光軸を中心に回転可能に配置される複数の光学素子と、前記標本が載置され、少なくとも水平方向に移動可能なステージと、を備え、複数の観察法を設定可能であり、観察法に応じて前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替え可能な顕微鏡が実行する制御方法であって、前記観察法毎に前記光路上に対する前記複数の光学素子それぞれの配置情報と、前記観察法毎に前記標本を前記ステージ上に載置した位置を示す座標情報とを対応付けた設定情報を記録する記録部から前記設定情報を取得し、取得した前記設定情報を参照し、前記観察法に応じて、前記光路が前記座標情報と対応する位置に一致するように前記ステージを移動させる、または前記ステージの位置に応じて、前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替えて観察法を変更する制御ステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、制御部が記録部によって記録された位置情報を参照し、観察法に応じて駆動部を駆動することによって、光源が発する光路を座標情報と対応する位置に一致させるようにステージを移動させる、またはステージの位置に応じて駆動部を駆動することによって光源が発する光路上における複数の光学素子を切り替えることによって、顕微鏡の観察法を切り替えるので、顕微鏡の操作時間を短縮することができるとともに、簡易な操作でステージの移動と観察法の切り替えとを連動させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の概略構成を示す模式図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡のコンデンサターレットの構成を示す図である。図４は、標本を含むシャーレの平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の操作入力部の構成を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の設定情報記録部が記録する設定情報を示す図である。図８は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図９は、本発明の実施の形態２にかかる顕微鏡が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の構成を示す概念図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる顕微鏡の概略構成を示す模式図である。図１および図２において、顕微鏡１が載置される平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面と垂直な方向をＺ方向として説明する。

図１および図２に示す顕微鏡１は、標本Ｓが収容されたシャーレ１００を観察する顕微鏡本体部２と、顕微鏡１の各種の操作の入力を受け付ける操作入力部３と、顕微鏡本体部２が撮像した画像データに対応する画像を表示する表示部４と、顕微鏡１を駆動する各種プログラムやパラメータ等を記録する記録部５と、顕微鏡本体部２および表示部４を制御する制御部６と、を備える。顕微鏡本体部２、操作入力部３、表示部４、記録部５および制御部６は、データが送受信可能に有線または無線で接続されている。

まず、顕微鏡本体部２について詳細に説明する。顕微鏡本体部２は、光源１０と、ポラライザ１１と、コンペンセータ１２と、コンデンサターレット１３と、コンデンサレンズ１４と、ステージ１５と、ステージ位置検出部１６と、レボルバ１７と、対物レンズ１８と、レボルバ位置検出部１９と、ＤＩＣプリズム２０と、アナライザ２１と、結像レンズ２２と、光路分割プリズム２３と、撮像部２４と、ミラー２５と、接眼レンズ２６と、駆動部２７と、を備える。

光源１０は、ハロゲンランプ、キセノンランプまたはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等によって構成される。光源１０は、照明光を標本Ｓに向けて出射する。

ポラライザ１１は、光源１０とコンペンセータ１２との光路ＸＡ上に配置され、光源１０が照射する照明光の１方向の偏光成分のみを透過させる。ポラライザ１１は、光源１０の光路ＸＡの光軸を中心にして回転可能に配置される。ポラライザ１１は、フィルタ等の光学素子の１つである偏光板を用いて構成される。また、ポラライザ１１は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１１ａによって光路ＸＡの光軸を中心にして回転させられる。

コンペンセータ１２は、標本Ｓの異方性による位相差を測定するための光学素子であり、リタデーションを可変する構造を有する。コンペンセータ１２は、対物レンズ１８の光軸を中心として回転可能にコンデンサレンズ１４とポラライザ１１との間の光路上に配置される。コンペンセータ１２は、液晶または波長板を用いて構成される。具体的には、コンペンセータ１２は、ベレークコンペンセータ、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータ、石英楔コンペンセータおよび液晶変調素子を用いて構成される。コンペンセータ１２としては、卵子の紡錘体を観察するＰＯ観察を行う際に視野のリタデーションがほぼ均一となることが望ましいため、液晶変調素子、セナルモン式コンペンセータ、ブレースケーラコンペンセータが好ましい。なお、コンペンセータ１２として、液晶変調素子を用いる場合、液晶分子を電気的に制御することによって、リタデーションを変化させることができる。また、コンペンセータ１２として、セナルモン式コンペンセータを用いる場合、コンペンセータ１２内の波長板に対するポラライザ１１の回転によって、コンペンセータ１２のリタデーションを変化させることができる。さらに、コンペンセータ１２として、ブレースケーラコンペンセータを用いる場合、コンペンセータ１２内のプリズムの回転によって、コンペンセータ１２のリタデーションを変化させることができる。さらにまた、コンペンセータ１２は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１２ａによって光路ＸＡの光軸を中心にして回転させられる。

コンデンサターレット１３は、観察方法や倍率に応じて切り替えて用いられる複数の光学素子を有し、光路ＸＡ上に回転可能に配置される。コンデンサターレット１３は、観察方法に応じて回転させられることによって、いずれかの光学素子を光路ＸＡ上に配置する。また、コンデンサターレット１３は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１３ａによって回転させられる。

図３は、コンデンサターレット１３の構成を示す図である。図３に示すように、コンデンサターレット１３は、開口１３０と、ＲＣ観察用開口板１３１と、ＲＣ観察用開口板１３２と、ＤＩＣプリズム１３３と、を有する。

開口１３０は、コンデンサターレット１３とともに開口板（空穴）を構成する。開口１３０は、光源１０からの照明光を遮らない十分な大きさで形成され、開口数の高い照明を実現する。開口１３０は、たとえば、顕微鏡１が明視野観察またはＰＯ観察法を行う際に用いられる。具体的には、開口１３０は、顕微鏡１が明視野観察を行う場合、ユーザが顕微授精の準備のため、４倍または１０倍の対物レンズ１８を用いてシャーレ１００内における場所探しやマニピュレータによって操作されるマイクロピペットの針先の位置決め等を行う際に用いられる。

ＲＣ観察用開口板１３１は、ＲＣ観察に用いられる開口板であり、光路ＸＡ上に配置された際に光路ＸＡから偏心した位置に形成された開口１３１ａの一部に偏光板１３１ｂを有する。開口１３１ａは、ＲＣ観察用開口板１３１の中心からずれた位置に形成されることによって偏射照明を実現する。ＲＣ観察用開口板１３１は、たとえば、顕微鏡１が２０倍のＲＣ観察法を行う場合に用いられる。

ＲＣ観察用開口板１３２は、ＲＣ観察に用いられる開口板であり、光路ＸＡ上に配置された際に光路ＸＡから偏心した位置に形成された開口１３２ａの一部に偏光板１３２ｂを有する。開口１３２ａは、ＲＣ観察用開口板１３２の中心からずれた位置に形成されることによって偏射照明を実現する。ＲＣ観察用開口板１３２は、たとえば、顕微鏡１が４０倍のＲＣ観察法を行う場合に用いられる。

ＤＩＣプリズム１３３は、コンデンサターレット１３の回転により光路ＸＡ上に配置される。ＤＩＣプリズム１３３は、後述する対物レンズ１８側の像側に配置されたＤＩＣプリズム２０と対を成し、微分干渉光学系を構成する。ＤＩＣプリズム１３３は、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。ＤＩＣプリズム１３３は、たとえば、顕微鏡１が６０倍のＤＩＣ観察法を行う際に用いられる。

このように構成されたコンデンサターレット１３は、観察法に応じて、コンデンサターレット１３がモータ１３ａによって回転させられることによって、光路ＸＡ上に配置される光学素子が切り替えられる。具体的には、コンデンサターレット１３は、ＲＣ観察法を行う場合、ＲＣ観察用開口板１３１またはＲＣ観察用開口板１３２が光路ＸＡ上に配置され、ＤＩＣ観察法を行う場合、ＤＩＣプリズム１３３が光路ＸＡ上に配置され、明視野観察法またはＰＯ観察法を行う場合、開口１３０が光路ＸＡ上に配置される。

コンデンサレンズ１４は、光源１０から出射された照明光を集光し、シャーレ１００内の標本Ｓを含む領域に対して均一に照射する。なお、コンデンサレンズ１４は、光源１０から出射された照明光の光量を調整可能な視野絞りと、視野絞りの径を変化させる視野絞り操作部とを設けてもよい。

ステージ１５は、ＸＹＺ方向に移動自在に構成されている。ステージ１５は、駆動部２７によってＸＹ平面内およびＺ方向に移動する。ステージ１５は、標本Ｓが配置されたシャーレ１００が載置される。ステージ１５は、制御部６の制御のもと、ステージ位置検出部１６によってＸＹ平面における所定の原点位置が検出され、この原点位置を基点として駆動部２７の駆動量が制限されることによって、標本Ｓ上の所望の観察箇所（観察領域）に移動する。また、ステージ１５は、制御部６の制御のもと、ステージ位置検出部１６によってＺ方向における位置が検出され、この位置を基準として駆動部２７の駆動量が制限されることによって、標本Ｓに対するコンデンサレンズ１４および対物レンズ１８のピントが合う位置（合焦位置）に移動する。また、ステージ１５は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１５ａによってＸＹ平面内およびＺ方向に移動させられる。なお、ステージ１５には、シャーレ１００を一定温度に保持する加温部を設けてもよい。

ここで、標本Ｓが配置されたシャーレ１００について詳細に説明する。図４は、標本Ｓを含むシャーレ１００の平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図４および図５に示すように、顕微授精で用いられるシャーレ１００は、卵子Ｓ１０に精子Ｓ１１を授精させるＩＣＳＩ用ドロップＲ１（培養液）および精子Ｓ１１を選別する精子選別用ドロップＲ２（培養液）が形成され、各ドロップが空気に触れて細菌に感染することと乾燥とを防止するミネラルオイルＷａによって覆われている。なお、シャーレ１００上におけるドロップの数は、適宜変更することができる。

ステージ位置検出部１６は、エンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成され、ステージ１５のＸＹ平面およびＺ方向におけるステージ１５のステージ位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力する。なお、ステージ位置検出部１６は、制御部６から入力される駆動信号に応じて駆動する駆動部２７のパルス数に基づいて、ステージ１５のステージ位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力してもよい。

レボルバ１７は、複数の対物レンズ１８が装着される。レボルバ１７は、光路ＸＡに対して回転自在に設けられ、対物レンズ１８を標本Ｓの下方に配置する。レボルバ１７は、スイングレボルバ等を用いて構成される。レボルバ１７は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ１７ａによって回転させられる。また、レボルバ１７は、光路ＸＡ方向に沿って移動可能に設けられ、駆動部２７によってＺ方向の上下方向へ移動する。なお、レボルバ１７に対して光路ＸＡ方向に移動させる焦準機構を別途設けてもよい。

対物レンズ１８は、対物レンズ１８１と、対物レンズ１８２と、対物レンズ１８３と、を有する。対物レンズ１８１は、卵子の観察に適した倍率、たとえば１０倍または２０倍等の低倍率を有する対物レンズであり、ＲＣ観察法に用いられる。対物レンズ１８１は、対物レンズ１８１の瞳位置に、透過率の異なる３つの領域を有するモジュレータ１８１１を有する。モジュレータ１８１１は、１００％の透過率を有する領域１８１１ａと、２５％程度の透過率を有する領域１８１１ｂと、０％の透過率を有する領域１８１１ｃと、を有する。モジュレータ１８１１は、コンデンサレンズ１４の瞳位置に配置されたＲＣ観察用開口板１３１およびＲＣ観察用開口板１３２と光学的に共役な関係を有する。また、対物レンズ１８１は、卵子の紡錘体を主な観察対象とし、ほぼ同程度の倍率が要求されるＰＯ観察法にも適用される。対物レンズ１８２は、精子の観察に適した倍率、たとえば６０倍または１００倍等の高倍率を有する対物レンズであり、ＤＩＣ観察法に用いられる。対物レンズ１８３は、マイクロピペットの針先の観察に適した倍率、たとえば、４倍の低倍率を有する対物レンズであり、明視野観察法に用いられる。

レボルバ位置検出部１９は、レボルバ１７のＺ方向における位置を検出し、この検出結果を制御部６へ出力する。レボルバ位置検出部１９は、エンコーダや光フォトインタラプタ等を用いて構成される。なお、レボルバ位置検出部１９は、制御部６から入力される駆動信号に応じて駆動する駆動部２７のパルス数に基づいて、レボルバ１７のＺ方向における位置を検出し、この検出結果を制御部６に出力してもよい。

ＤＩＣプリズム２０は、ＤＩＣプリズム１３３と対を成し、微分干渉光学系を構成する。ＤＩＣプリズム２０は、ノマルスキープリズム等を用いて構成される。ＤＩＣプリズム２０は、対物レンズ１８とアナライザ２１との間の光路ＸＡ上に対して挿脱可能に配置される。また、ＤＩＣプリズム２０は、駆動部２７の駆動制御のもと、ステッピングモータまたはＤＣモータ等によって構成されたモータ２０ａによって光路ＸＡ上に配置される。

アナライザ２１は、対物レンズ１８の後段の観察側の光路ＸＡ上に配置され、ポラライザ１１との相対的な位置関係に応じて標本Ｓを透過した光の１方向の偏光成分のみを透過させる。具体的には、ポラライザ１１およびアナライザ２１は、互いに偏光方向が直交するクロスニコルの状態になるように配置される。また、アナライザ２１は、コンデンサターレット１３のＲＣ観察用開口板１３１の偏光板１３１ｂの振動方向に対して４５度方向になるように配置される。これにより、顕微鏡１は、観察に支障なくＲＣ観察法を行うことができる。なお、アナライザ２１は、光路ＸＡ上に挿脱可能に配置されてもよい。

結像レンズ２２は、対物レンズ１８から出射された光を集光して観察像を結像する。結像レンズ２２は、一または複数のレンズを用いて構成される。

光路分割プリズム２３は、結像レンズ２２で結像された観察像の光を撮像部２４とミラー２５に分割する。光路分割プリズム２３は、接合面に光を分割するためのコーティングが施されたプリズムを用いて構成される。

撮像部２４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を用いて構成され、結像レンズ２２および光路分割プリズム２３を経て入射された標本Ｓの観察像を撮像して画像データを生成し、この画像データを制御部６へ出力する。

ミラー２５は、結像レンズ２２から出射された観察像を接眼レンズ２６へ向けて反射する。なお、ミラー２５と接眼レンズ２６との光路上に、複数のリレーレンズを設けてもよい。

接眼レンズ２６は、結像レンズ２２、光路分割プリズム２３およびミラー２５を介して入射された観察像を拡大する。接眼レンズ２６は、一または複数のレンズを用いて構成される。

駆動部２７は、駆動ドライバを用いて構成され、制御部６の制御のもと、顕微鏡本体部２の各光学素子を移動または回転させる。具体的には、駆動部２７は、制御部６の制御のもと、モータ１１ａ、モータ１２ａ、モータ１３ａ、モータ１５ａ、モータ１８ａ、モータ２０ａそれぞれを駆動することによって、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、ステージ１５、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１を所定の位置に回転または移動させる。

操作入力部３は、顕微鏡１の各種の操作の入力を受け付ける。操作入力部３は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチパネルおよび各種ボタン等を用いて構成され、各種スイッチの操作入力に応じた操作信号を制御部６に出力する。

図６は、操作入力部３の構成を示す図である。図６に示すように、操作入力部３は、各観察法を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１〜Ｂ５、コントラストを調整する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ６，Ｂ７、対物レンズ１８の倍率を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ８〜Ｂ１３、ステージ１５の位置を登録する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１４、ステージ１５のＸＹ平面の移動を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１５、およびステージ１５のＺ方向の移動を指示する指示信号の入力を受け付けるボタンＢ１６を有する。

表示部４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部４は、制御部６を介して撮像部２４から入力される画像データに対応する画像を表示する。

記録部５は、顕微鏡１に実行させる各種プログラム、プログラムの実行中に使用される各種データを記録する。記録部５は、フラッシュメモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて構成される。また、記録部５は、観察法毎に光路ＸＡ上における各光学素子それぞれの配置情報と、観察法毎に標本Ｓをステージ１５上に載置した位置、たとえばＩＣＳＩ用ドロップＲ１および精子選別用ドロップＲ２の位置を示す座標情報とを対応付けた設定情報を記録する設定情報記録部５１を有する。ここで、座標情報には、ＩＣＳＩ用ドロップＲ１および精子選別用ドロップＲ２それぞれの水平面における平面情報（ＸＹ情報）と鉛直方向における高さ情報（Ｚ情報）とが含まれる。

図７は、設定情報記録部５１が記録する設定情報を示す図である。図７に示すように、設定情報Ｔ１には、各観察法に応じた各光学素子の位置情報が記録されている。図７に示すように、明視野観察法を行う場合、ポラライザ１１がアナライザ２１に対してパラニコル状態になるように配置され、コンペンセータ１２が光路ＸＡ上に、コンデンサターレット１３の空穴（開口１３０）が光路ＸＡ上に配置され、対物レンズ１８が４倍、ＤＩＣプリズム２０が光路ＸＡ外に配置され、アナライザ２１が光路ＸＡ上に配置され、ステージ１５がＩＣＳＩ用ドロップＲ１に配置されることが記載されている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、顕微鏡１を構成する各部の動作を統括的に制御する。制御部６は、操作入力部３から入力される操作信号に応じて、顕微鏡１を構成する各ユニットを駆動する。具体的には、制御部６は、操作入力部３から明視野観察法を指示する指示信号が入力された場合、設定情報記録部５１が記録する設定情報を参照し、観察法に応じて、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、ステージ１５、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１をそれぞれ駆動させて光路ＸＡ上に配置して指示信号の観察法に変更するとともに、光路ＸＡが観察法に対応付けられた座標情報と対応する位置に一致するようにステージ１５を移動させる。たとえば、制御部６は、操作入力部３から入力される指示信号に応じてＤＩＣ観察法が指示された場合、駆動部２７を駆動することによって、レボルバ１７を回転させて対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置し、コンデンサターレット１３を回転させて光路ＸＡ上にＤＩＣプリズム１３３、ＤＩＣプリズム２０を配置させるとともに、光路ＸＡが精子選抜用ドロップＲ２内に一致するようにステージ１５を移動させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。

このように構成された顕微鏡１は、制御部６の制御のもと、ポラライザ１１、コンペンセータ１２、コンデンサターレット１３、レボルバ１７、ＤＩＣプリズム２０およびアナライザ２１それぞれの光路ＸＡ上における配置位置を切り替えることで、明視野観察法、ＲＣ観察法、ＤＩＣ観察法を行うことができる。たとえば、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＲＣ観察法で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上にＲＣ観察用開口板１３１を配置させる。さらに、制御部６は、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ外に配置させる。これにより、顕微鏡１の観察法をＲＣ観察法に切り替えることができる。なお、ＤＩＣプリズム２０は、ＲＣ観察法の場合、光路ＸＡ上に配置されていてもよい。

また、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＤＩＣ観察法で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、照明光路Ｌ１上にＤＩＣプリズム１３３を配置させる。さらに、制御部６は、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。これにより、顕微鏡１の観察法をＤＩＣ観察法に切り替えることができる。

また、制御部６は、顕微鏡１が観察法をＰＯ観察法で行う場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上に空穴を配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。これにより、顕微鏡１の観察法をＰＯ観察法に切り替えることができる。

つぎに、顕微鏡１が実行する処理について説明する。図８は、顕微鏡１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図８に示すように、制御部６は、操作入力部３から観察法を指示する指示信号が入力された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、指示信号に応じた観察法の設定情報を記録部５の設定情報記録部５１から取得する（ステップＳ１０２）。

続いて、制御部６は、設定情報記録部５１から取得した設定情報に基づいて、各光学素子を駆動させる（ステップＳ１０３）。たとえば、制御部６は、観察法がＲＣ観察法の場合、レボルバ１７を回転させることによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させることによって、光路ＸＡ上に開口板１３１を配置させる。さらに、制御部６は、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ外に配置させるとともに、ステージ１５をＩＣＳＩ用ドロップＲ１へ移行させる。

その後、制御部６は、全光学ユニットの駆動が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０４）。全光学ユニットの駆動が完了したと制御部６が判断した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、本処理を終了する。これに対して、全光学素子の駆動が完了していないと制御部６が判断した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部６は、この判断を続ける。

ステップＳ１０１において、操作入力部３から観察法を指示する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、顕微鏡１は、指示信号が入力されるまで待機する。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、制御部６が操作入力部３から入力される観察法を指示する指示信号に応じて、各光学素子およびステージ１５それぞれを所定の位置に切り替えて配置する。この結果、顕微鏡１の操作時間を短縮することができるとともに、簡易な操作でステージ１５の移動と観察法の切り替えとを連動させることができる。

なお、本発明の実施の形態１では、対物レンズ１８を低倍対物レンズ１８１から高倍対物レンズ１８２に切り替える場合、制御部６は、標本Ｓに対してピントが合うようにステージ１５をＺ方向に移動させてもよい。このとき、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報の座標情報に含まれる高さ情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、ステージ１５を高さ情報と対応するＺ方向の位置に移動させてもよい。これにより、ユーザは、標本Ｓに対する顕微鏡１のピント調整の作業を省略することができる。さらに、制御部６は、対物レンズ１８の倍率を変更する毎に、設定情報記録部５１が記録する設定情報の座標情報に含まれる高さ情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、ステージ１５を高さ情報に対応するＺ方向の位置に移動させてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる顕微鏡は、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡と同一の構成を有し、顕微鏡が実行する処理が異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる顕微鏡が実行する処理のみ説明する。なお、上述した実施の形態１にかかる顕微鏡１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図９は、本実施の形態２にかかる顕微鏡１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図９に示すように、操作入力部３からステージ１５の位置を指示する指示信号が入力された場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部６は、指示信号に応じたステージ１５の位置情報を取得する（ステップＳ２０２）。この際、制御部６は、ステージ位置検出部１６によって検出された手動または自動で移動を完了したステージ１５のステージ位置情報を取得する。これに対して、操作入力部３からステージ１５の位置を指示する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、顕微鏡１は、この判断を続ける。

続いて、制御部６は、記録部５の設定情報記録部５１が記録する設定情報とステージ１５の位置情報とに基づいて、ステージ１５が精子選別用ドロップＲ２の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。ステージ１５が精子選別用ドロップＲ２の範囲内にあると制御部６が判断した場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２０４へ移行する。これに対して、ステージ１５が精子選別用ドロップＲ２の範囲内にないと制御部６が判断した場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２１０へ移行する。

ステップＳ２０４において、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、４０倍ＲＣ用素子および４０倍ＲＣの対物レンズ１８を光路ＸＡ上に配置させる。具体的には、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンデンサターレット１３を回転させてＲＣ観察用開口板１３１を光路ＸＡ上に配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置させる。

続いて、６０倍ＤＩＣ観察の指示信号が入力された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、６０倍ＤＩＣプリズムおよび６０倍の対物レンズ１８を光路ＸＡ上に配置させる（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ンデンサターレット１３を回転させてＤＩＣプリズム１３３を光路ＸＡ上に配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８２を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。さらにまた、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ上に配置させる。ステップＳ２０６の後、顕微鏡１は、ステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０５において、６０倍ＤＩＣ観察の指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０７において、明視野観察の指示信号が入力された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、空穴および４倍対物レンズ１８を光路ＸＡ上に配置する（ステップＳ２０８）。具体的には、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンペンセータ１２を光路ＸＡ上に配置させるとともに、コンデンサターレット１３を回転させて開口１３０を光路ＸＡ上に配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８３を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡ中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをパラニコルの状態にする。さらにまた、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ上から退避させる。ステップＳ２０８の後、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２０７において、明視野観察法の指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２０９において、操作入力部３から標本Ｓの観察を終了する指示信号が入力された場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、本処理を終了する。これに対して、操作入力部３から標本Ｓの観察を終了する指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０１へ戻る。

ステップＳ２１０において、制御部６は、ステージ位置検出部１６が検出した位置情報に基づいて、ステージ１５がＩＣＳＩ用ドロップＲ１の範囲内にあるか否かを判断する。ステージ１５がＩＣＳＩ用ドロップＲ１の範囲内にあると制御部６が判断した場合（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２１１へ移行する。これに対して、ステージ１５がＩＣＳＩ用ドロップＲ１の範囲内にないと制御部６が判断した場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、顕微鏡１は、後述するステップＳ２１４へ移行する。

ステップＳ２１１において、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、２０倍ＲＣ用素子および２０倍ＲＣの対物レンズ１８を光路ＸＡ上に配置する。具体的には、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、コンデンサターレット１３を回転させて開口板１３２を光路ＸＡ上に配置させる。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、２０倍の対物レンズ（図示せず）を光路ＸＡ上に配置させる。さらにまた、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、ＤＩＣプリズム２０を光路ＸＡ上から退避させる。ステップＳ２１１の後、顕微鏡１は、ステップＳ２１２へ移行する。

続いて、操作入力部３からＰＯ観察の指示信号が入力された場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、制御部６は、設定情報記録部５１が記録する設定情報に基づいて、駆動部２７を駆動することによって、２０倍ＰＯ用素子および２０倍ＲＣの対物レンズ１８を光路ＸＡ上に配置する（ステップＳ２１３）。ステップＳ２１３の後、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。さらに、制御部６は、駆動部２７を駆動することによって、対物レンズ１８１を光路ＸＡ上に配置させるとともに、ポラライザ１１を光路ＸＡの光軸を中心に回転させることによって、ポラライザ１１とアナライザ２１とをクロスニコルの状態にする。

ステップＳ２１２において、操作入力部３からＰＯ観察法の指示信号が入力されていない場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２１４において、操作入力部３からステージ１５の位置を登録する位置登録信号が入力された場合（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、制御部６は、ステージ位置検出部１６が検出したステージ１５の位置情報をステージ位置情報記録部５２に記録する（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５の後、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。

ステップＳ２１４において、操作入力部３からステージ１５の位置を登録する位置登録信号が入力されていない場合（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、顕微鏡１は、ステップＳ２０９へ移行する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、制御部６が操作入力部３から入力されるドロップ位置を選択する指示信号に基づいて、各ユニットを自動的に切り替える。この結果、顕微鏡１の操作時間を短縮することができ、卵子に精子を注入する際に生じるストレスを軽減することができる。

なお、本発明の実施の形態２では、低倍の対物レンズ１８から高倍の対物レンズ１８、または高倍の対物レンズ１８から低倍の対物レンズ１８に切り替えられる場合、設定情報記録部５１が記録する設定情報のＺ方向におけるステージ１５の位置情報またはレボルバ１７の位置情報に基づいて、駆動部２７を駆動し、レボルバ１７またはステージ１５をＺ方向に移動させることによって、標本Ｓに対するピントを調整してもよい。これにより、顕微鏡１の操作時間をより短縮することができる。

また、本発明では、顕微鏡本体部、操作入力部、表示部、記録部および制御部を備えた顕微鏡を例に説明したが、たとえば試料を拡大する対物レンズ、対物レンズを介して試料を撮像する撮像機能、および画像を表示する表示機能を備えた撮像装置、たとえばビデオマイクロスコープ等であっても、本発明を適用することができる。

また、本発明では、顕微鏡装置として卵子に精子を注入するＩＣＳＩに用いられる倒立型顕微鏡装置を例に説明したが、たとえば正立型顕微鏡装置であっても適用することができる。さらに、顕微鏡装置を組み込んだライン装置といった各種システムにも、本発明を適用することができる。

また、本発明では、ポラライザとアナライザとをクロスニコルの状態にするため、ポラライザを回転させていたが、たとえばアナライザを回転させる場合であっても適用することができる。もちろん、ポラライザとアナライザとをそれぞれ回転させる場合であっても適用することができる。

１顕微鏡
２顕微鏡本体部
３操作入力部
４表示部
５記録部
６制御部
１０光源
１１ポラライザ
１２コンペンセータ
１３コンデンサターレット
１４コンデンサレンズ
１５ステージ
１６ステージ位置検出部
１７レボルバ
１８対物レンズ
１９レボルバ位置検出部
２０ＤＩＣプリズム
２１アナライザ
２２結像レンズ
２３光路分割プリズム
２４撮像部
２５ミラー
２６接眼レンズ
２７駆動部
５１設定情報記録部
１００シャーレ
Ｒ１ＩＣＳＩ用ドロップ
Ｒ２精子選別用ドロップ

Claims

標本を照射する光源と、前記光源が発する光の光路に対して挿脱可能または前記光路の光軸を中心に回転可能に配置される複数の光学素子と，を備え、複数の観察法を設定可能であり、観察法に応じて前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替え可能な顕微鏡であって、
前記標本が載置され、少なくとも水平方向に移動可能なステージと、
前記ステージおよび／または前記複数の光学素子を移動させる駆動部と、
前記観察法毎に前記光路上に対する前記複数の光学素子それぞれの配置情報と、前記観察法毎に前記標本を前記ステージ上に載置した位置を示す座標情報とを対応付けた設定情報を記録する記録部と、
前記記録部が記録する前記設定情報を参照し、前記観察法に応じて前記駆動部を駆動することによって、前記光路が前記座標情報と対応する位置に一致するように前記ステージを移動させる、または前記ステージの位置に応じて前記駆動部を駆動することによって、前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替えて観察法を変更する制御部と、
を備えたことを特徴とする顕微鏡。
前記ステージの位置を検出する位置検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置検出部が検出した検出結果に基づいて、前記光路上における前記複数の光学素子を切り替えることによって、観察法を変更することを特徴とする請求項１に記載に記載の顕微鏡。
前記複数の観察法のいずれかを指示する指示信号の入力を受け付ける操作入力部をさらに備え、
前記制御部は、前記操作入力部から前記指示信号が入力された場合、該指示信号の観察法に応じた前記座標情報と対応する位置に前記光路が一致するように前記ステージを移動させることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡。
前記ステージは、鉛直方向に移動可能であり、
前記座標情報は、前記ステージの水平面における平面情報と鉛直方向における高さ情報とを含み、
前記制御部は、前記指示信号が指示する前記高さ座標と対応する位置に基づいて、前記ステージを鉛直方向に移動させることによって、当該顕微鏡のピントを調整することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡。
前記ステージの位置を検出する位置検出部をさらに備え、
前記操作入力部は、前記座標情報を登録する登録信号の入力を受け付け可能であり、
前記制御部は、前記登録信号が入力された場合、前記位置検出部が検出した検出結果を前記座標情報として前記記録部に記録することを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡。
卵子に精子を注入する卵細胞質内精子注入法に用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顕微鏡。
標本を照射する光源と、前記光源が発する光の光路に対して挿脱可能または前記光路の光軸を中心に回転可能に配置される複数の光学素子と、前記標本が載置され、少なくとも水平方向に移動可能なステージと、を備え、複数の観察法を設定可能であり、観察法に応じて前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替え可能な顕微鏡が実行する制御方法であって、
前記観察法毎に前記光路上に対する前記複数の光学素子それぞれの配置情報と、前記観察法毎に前記標本を前記ステージ上に載置した位置を示す座標情報とを対応付けた設定情報を記録する記録部から前記設定情報を取得し、取得した前記設定情報を参照し、前記観察法に応じて、前記光路が前記座標情報と対応する位置に一致するように前記ステージを移動させる、または前記ステージの位置に応じて、前記光路上における前記複数の光学素子それぞれの配置を切り替えて観察法を変更する制御ステップを含むことを特徴とする制御方法。