JP4436633B2 - 液浸対物レンズの排液装置及び給排液装置 - Google Patents

Description

本発明は、液浸対物レンズの排液装置及び給排液装置に関し、主に液浸対物レンズを使用した顕微鏡構造を含む自動機に利用される排液装置及び給排液装置に関する。

近年、化学物質（又は細胞）のスクリーニングを行う装置（以下、「測定装置」という）が普及し始めている。この測定装置には、細胞を培養するための複数のウエル（例えば９６ウエル、３８４ウエル等）からなるマイクロプレートが設けられている。そして、このウエル内で培養された細胞に様々な化学物質を添加して各化学物質の細胞に対する効用を、細胞の形態の変化や、細胞に標識した蛍光物質の蛍光量の変化を観測することで評価して、化学物質（又は細胞）のスクリーニングが行われる。

さらに、マイクロプレートの各ウエルに、蛍光標識された様々な化学物質を入れ、種々の物理的な性質、例えば各化学物質の並進拡散係数を測定して、化学物質のスクリーニングを行う測定装置も普及し始めている。

ところで、これら測定装置には高い開口数（ＮＡ）を有する対物レンズが装着されることが望まれる。なぜなら前者の測定装置では、細胞を高解像に観察するには高い開口数の対物レンズが必要になるからであり、後者の測定装置では、化学物質から放射される蛍光を効率良く検出するのに、やはり高い開口数の対物レンズ、つまり高ＮＡの対物レンズが必要となるからである。

一般に、ＮＡ＝１．０を越えるような高ＮＡの対物レンズとしては、対物レンズと標本の間に屈折率の高い液を充填したいわゆる液浸対物レンズが知られており、上述の測定装置等に装着され広く使用されている。

また、化学物質のスクリーニングを行う際には、大量のマイクロプレートを処理しなければならない。したがって、対物レンズと標本の間を液で充填するための給液装置は勿論のこと、排液装置を備えることも上述の測定装置では必要不可欠である。

ここで、液としては多くの場合水が用いられる。なぜなら、これら測定装置の給、排液装置では、ある程度、液の流動性が確保されていなければ、配管系での液の詰まりが問題となるからである。例えばシリコンオイルは屈折率が高いが粘性も高いため、上述の理由により、これら測定装置での使用に適さない。またシリコンオイルは、マイクロプレートに付着してしまうという欠点もある。一方、水は屈折率が１．３３であり、流動性に優れ、マイクロプレートに付着しても蒸発するので測定を阻害することがなく好適である。従って、上述の測定装置には水浸対物レンズが用いられることが多い。

この液浸対物レンズの給排液装置に関して、液浸対物レンズへの給液手段と、液浸対物レンズ先端から溢れ出た液を受ける液受け手段と、液受け手段に溜まった液を排液用貯蔵容器に排液する排液手段としてのポンプと、チューブとで構成された装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第０２／０９３２３２号パンフレット

しかし、特許文献１に記載された排液用ポンプを使った給排液装置には次のような欠点が内在している。

そもそもポンプはメカニカルな駆動部を有しているため、長期間の使用により故障の発生確率が増加する。給液用ポンプが故障した場合は、一時的に観測ができない等、測定装置の機能が一時的に停止するだけで、測定装置全体に重大な影響を及ぼすことはない。しかし、排液用ポンプが故障した場合には、給液用ポンプが給液を続けることにより、液受け部から液が溢れ出す。もし、液浸対物レンズ下の光学系に排液が触れると、光学系が汚染され、あるいは、カビなどの発生を招くことにより、光学系が性能を低下して、照準精度に実害を及ぼすこととなる。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、照準精度に悪影響を及ぼすことがなく、信頼性が高く、保守性の良い、液浸対物レンズの排液装置及び給排液装置を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１に記載の液浸対物レンズの排液装置は、照準機構の可動部に取り付けられた液浸対物レンズの排液装置であって、前記液浸対物レンズに取り付けられ、前記液浸対物レンズ先端から溢れでた液を受けて、底面部に設けた貫通開口部より液を重力により下方に落下させる第一の液受け部と、照準によって位置が変化しない固定部に取り付けられて前記第一の液受け部から重力により落下する液を受ける第二の液受け部と、前記第二の液受け部の下方にあって、第二の液受け部から重力によって排出される液を貯蔵する排液貯蔵手段とを備え、前記第一の液受け部と前記第二の液受け部は非接触に設けられている。

また本発明に係る請求項２に記載の液浸対物レンズの排液装置は、上記記載の発明である排液装置において、前記第一の液受け部、または、第二の液受け部は、内面が勾配を有している。

また本発明に係る請求項３に記載の液浸対物レンズの排液装置は、上記記載の発明である排液装置において、前記第一の液受け部は前記貫通開口部からの液を前記第二の液受け部に導く筒状体を有し、前記第二の液受け部は、前記第一の液受け部の筒状体の液吐出部を挿入する開口部を有する。

また本発明に係る請求項４に記載の液浸対物レンズの排液装置は、上記記載の発明である排液装置において、前記第二の液受け部から排出された液を前記排液貯蔵手段へ導く送液手段を更に有し、前記送液手段は、屈曲性のあるチューブである。

また本発明に係る請求項５に記載の液浸対物レンズの排液装置は、上記記載の発明である排液装置と、対物レンズ先端に給液するための給液手段と、給液のための液を貯蔵するための給液貯蔵手段とを有する。

また本発明に係る請求項６に記載の液浸対物レンズの給排液装置は、上記記載の発明である給排液装置において、前記排液貯蔵手段と前記給液用貯蔵手段は共通である。

本発明によれば、照準精度に悪影響を及ぼすことがなく、信頼性が高く、保守性の良い、液浸対物レンズの排液装置及び給排液装置を得ることが可能である。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る給排液装置の構成を示す鳥瞰図である。以下、図１及び２を参照しつつ給排液装置の構成を説明する。

測定装置には、細胞等の像を明瞭に捉えるための照準手段１が設けられている。この照準手段１は、測定装置の支持部材である固定部１ａと、ガイド１ｂを介して上下方向に移動可能な可動部１ｃとで構成されている。そして、可動部１ｃには細胞を観察するための液浸対物レンズ２が搭載されている。

液浸対物レンズ２には液浸対物レンズ２の先端から溢れでた水を受けるための第一の液受け部３がＯリング６を介して環装されている。そして第一の液受け部３の底部には、溢れでた水を重力により下方に落下させるための筒状体３ａが貫装されている。

従って、第一の液受け部３と筒状体３ａとが一体となって一つの筒状構造を形成している。

尚、筒状体３ａは、溢れでた水を表面張力に打ち勝って重力により落下させるのに十分な内径を有している。もちろん、筒状体３ａの管路長によっても必要とされる内径は異なるため、照準手段１のストロークを考慮して、まず管路長が決定され、これに応じて内径が決定される。

筒状体３ａの下方には、一端が閉じられた管状の構造体である第二の液受け部４が固定部１ａ上に配設されている。第二の液受け部４には、筒状体３ａの少なくとも一部を内包するための穴が設けられている。この穴を介して筒状体３ａの内部を落下した水は第二の液受け部４の内部に導かれる。

第二の液受け部４の他端には、継ぎ手７を介してチューブ５が接続され、チューブ５の他端は排液用貯蔵ビン８の口に向けられる。

チューブ５は、水が表面張力に打ち勝って重力により落下するのに十分な内径を有している。もちろん、チューブ５の管路長さによっても必要とされる内径は異なるため、配置される排液用貯蔵ビン８の位置から、まず管路長が決定され、これに応じて内径が決定される。なおチューブ５にシリコンチューブのような屈曲が可能な材質を用いれば、排液用貯蔵ビン８の配置場所の自由度が高まり好ましい。

次に給排液装置の動作について説明する。

観察者はピペット等により液浸対物レンズ２の先端に水を供給し、ステージ（不図示）上にサンプルを載置した後、照準を合わせて観察を開始する。液浸対物レンズ２の先端から溢れ出た水は第一の液受け部３に集められて筒状体３ａ中を重力により流下し、第二の液受け部４、チューブ５を介して排液用貯蔵ビン８に流れ込む。

第二の液受け部４の穴は、筒状体３ａの一部を常に内包するようになっているので、筒状体３ａから流れ落ちる水は確実に第二の液受け部４に流れ込み、チューブ５を介して排液用貯蔵ビン８に流れ込む。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、多量のサンプルを交換しながら観察を続ける場合でも、観察者は観察中に排水のための作業を行う必要がない。即ち、観察者は排液用貯蔵ビン８に排水が一杯になるまでサンプル交換および給水を続けることができるため作業性が良い。

また、排液用貯蔵ビン８に水が一杯になった場合、観察者に要求される作業はこの排水を捨てるだけであるため、取り扱いが簡便である。そして、給排液装置には可動機構が用いられていないため極めて保守性も良い。

更に、本実施の形態では、充填液に水を用いているので流体の粘性が低く、流路内を流れ易い。従って、排液装置のレイアウトの自由度が高く、測定装置に柔軟に組み込めるという効果も有している。

尚、本実施の形態に示す第二の液受け部４を使用せずに、第一の液受け部３からチューブを介して直接排液用貯蔵ビン８に液を重力により落下させることも考えられるが、以下のような欠点がある。

液の表面張力に打ち勝って、重力で液を排液貯蔵ビン８に落下させるには、勿論管路長にもよるが、一般的にはかなり大きな内径のチューブを必要とする。したがってチューブの柔軟性は低下せざるを得ない。

更に、液浸対物レンズ２は焦点合わせのために照準手段１に設定されたストローク範囲内で移動するため、チューブも同様に移動する。しかし、チューブに十分な柔軟性がないと、照準手段１を構成するガイド１ｂに無理な力が加わり、照準精度が低下する恐れがある。特に、高い解像力（高ＮＡ）を持つ液浸対物レンズ２は焦点深度が小さいので照準精度の低下による影響が大きい。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図である。第２の実施の形態でも基本的に第１の実施の形態で用いた符号を援用するが、第２の実施の形態の給排液装置は、第一の実施の形態の構成に加えて、給液用貯蔵ビン１０１、柔軟性のあるチューブ１０２、給液用ポンプ１０３、ノズル１０４、からなる給液装置１００が設けられている点が異なっている。

第２の実施の形態に係る給排液装置では、例えばＰＣ（不図示）から命令を受けて、制御器等（不図示）が給液装置を作動して、液浸対物レンズ２の先端部に水が供給される。尚、排液の動作は第一の実施の形態と同じであるため、詳細の説明は省略する。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、第１の実施の形態で述べた効果に加えて、観察者はピペット等を用いて給水する必要がなくなる。従って、本実施の形態の給排液装置は、スクリーニング装置等の自動測定に適した構成である。

［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図である。第３の実施の形態でも基本的に第２の実施の形態で用いた符号を援用するが、第３の実施の形態の給排液装置は、第２の実施の形態の構成において、給液用貯蔵ビン１０１と排液用貯蔵ビン８を共通として、水を循環して使用するように構成されている点が異なっている。

第３の実施の形態に係る給排液装置の動作は、第２の実施の形態に係る給排液装置の動作と同一であるため、その詳細の説明は省略する。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、第１及び第２の実施の形態で述べた効果に加えて、水の交換が不要となるため、更に観察者にとって取り扱いの簡便な自動測定器を構成することができる。

［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図である。第４の実施の形態でも基本的に第３の実施の形態で用いた符号を援用するが、第４の実施の形態の給排液装置は、第３の実施の形態の構成において、第一の液受け部３は、内面が凹状の形状となっており、その内面底部に水を重力により落下させるための筒状体３ａを有している点が異なっている。

第４の実施の形態に係る給排液装置の動作は、第３の実施の形態に係る給排液装置の動作と同一であるため、その詳細の説明は省略する。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、第１乃至第３の実施の形態の効果に加えて、排水を効率的に集めることができる。

即ち、液浸対物レンズ２から溢れ出た水は第一の液受け部３で受けられる。第一の液受け部３の内面が凹状となっているために、水は筒状体３ａに流れ込み、表面張力などの影響で水が内壁側面や、底面に付着することを防ぐことができる。

また液浸対物レンズ２から溢れ出た水は底面の凹面部に集められて筒状体３ａに流れ込むが、内面の凹面形状がガイドとなるため、溢れ出た水を短時間で集めて筒状体３ａに導くことができる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図である。第５の実施の形態でも基本的に第４の実施の形態で用いた符号を援用するが、第５の実施の形態の給排液装置は、第４の実施の形態の構成において、第一の液受け部３は、内壁底面が傾斜した構造を有し、内壁底面の最下部に水を重力により落下させる筒状体３ａが設けられている点が異なっている。

第５の実施の形態に係る給排液装置の動作は、第４の実施の形態に係る給排液装置の動作と同一であるため、その詳細の説明は省略する。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、第１乃至第３の実施の形態の効果に加えて、排水を効率的に集めることができる。

即ち、液浸対物レンズ２から溢れ出た水は第一の液受け部３で受けられる。第一の液受け部３の内壁底面全体が筒状体３ａの入り口に向かって傾斜しているので、液浸対物レンズ２から溢れ出た水はスムーズに筒状体３ａの入り口に向かう。

表面張力などの影響で水が筒状体３ａの入り口に向かって流れにくい場合は、第一の液受け部３の内壁底面の傾斜角度を大きくすれば良い。この傾斜により、表面張力などのために、水が第一の液受け部３の内壁側面、あるいは底面に滞留してしまうことを防ぐことができる。

尚、第二の液受け部４の内面にも傾斜を設け、水の排出を良くして第２の水受け部４の内部に滞留しないように構成しても良い。

［第６の実施の形態］
図７は、本発明の第６の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図である。第６の実施の形態でも基本的に第５の実施の形態で用いた符号を援用するが、第６の実施の形態の給排液装置は、第５の実施の形態の構成において、液浸対物レンズ２の上方に給液用タンク１０９が給液用タンク保持台１１０に支持され、給液用タンク１０９の出射端にチューブ１０２が接続されている点が異なっている。

水は給液用タンク１０９の出射端からチューブ１０２、ノズル１０４を通って液浸対物レンズ２に給水される。給液用タンク１０９は液浸対物レンズ２の先端よりも高い位置に設けられ、給液用タンク保持台１１０により支持される。給液用タンク１０９の高さは給液用タンク保持台１１０の支持棒１１１によって調整することができる。給液用タンク１０９内の水は重力により給液用タンク１０９の出射端からチューブ１０２、ノズル１０４を通って液浸対物レンズ２に供給される。なお、給液用の流路にフィルターを具備することも可能である。このフィルターによりゴミを除去し、給液および排液流路の詰りを防ぐことができるのでより好ましい。液浸対物レンズ２から溢れ出た水の排水の動作に関しては上述の実施の形態と同様であるので省略する。

本実施の形態の給排液装置を用いれば、第１乃至第５の実施の形態の効果に加えて、ポンプの故障などによる稼働率低下を引き起こすことがなく、信頼性の高い装置を得ることができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る給排液装置の構成を示す鳥瞰図。 本発明の第２の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。 本発明の第３の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。 本発明の第４の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。 本発明の第５の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。 本発明の第６の実施の形態に係る給排液装置の縦断面図。

符号の説明

１…照準手段、１ａ…固定部、１ｂ…ガイド、１ｃ…可動部、２…液浸対物レンズ、３…第一の液受け部、３ａ…筒状体、４…第二の液受け部、５…チューブ、６…Ｏリング、７…継手、８…排液用貯蔵ビン、１００…給液装置、１０１…給液用貯蔵ビン、１０２…チューブ、１０３…給液用ポンプ、１０４…ノズル、１０９…給液用タンク。

Claims (6)

1. 照準機構の可動部に取り付けられた液浸対物レンズの排液装置であって、
   前記液浸対物レンズに取り付けられ、前記液浸対物レンズ先端から溢れでた液を受けて、底面部に設けた貫通開口部より液を重力により下方に落下させる第一の液受け部と、
   照準によって位置が変化しない固定部に取り付けられて前記第一の液受け部から重力により落下する液を受ける第二の液受け部と、
   前記第二の液受け部の下方にあって、第二の液受け部から重力によって排出される液を貯蔵する排液貯蔵手段とを備え、
   前記第一の液受け部と前記第二の液受け部は非接触に設けられていることを特徴とする液浸対物レンズの排液装置。
2. 前記第一の液受け部、または、第二の液受け部は、内面が勾配を有していることを特徴とする請求項１に記載の液浸対物レンズの排液装置。
3. 前記第一の液受け部は前記貫通開口部からの液を前記第二の液受け部に導く筒状体を有し、前記第二の液受け部は、前記第一の液受け部の筒状体の液吐出部を挿入する開口部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液浸対物レンズの排液装置。
4. 前記第二の液受け部から排出された液を前記排液貯蔵手段へ導く送液手段を更に有し、
   前記送液手段は、屈曲性のあるチューブであることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の液浸対物レンズの排液装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排液装置と、
   対物レンズ先端に給液するための給液手段と、
   給液のための液を貯蔵するための給液貯蔵手段と
   を有することを特徴とする液浸対物レンズの給排液装置。
6. 前記排液貯蔵手段と前記給液用貯蔵手段は共通であることを特徴とする請求項５に記載の液浸対物レンズの給排液装置。

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