特許 6563224 顕微鏡ステージ、顕微鏡、および顕微鏡システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6563224

(24)【登録日】2019年8月2日

(45)【発行日】2019年8月21日

(54)【発明の名称】顕微鏡ステージ、顕微鏡、および顕微鏡システム

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/26 20060101AFI20190808BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/26

【請求項の数】13

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-61816(P2015-61816)

(22)【出願日】2015年3月25日

(65)【公開番号】特開2016-180907(P2016-180907A)

(43)【公開日】2016年10月13日

【審査請求日】2018年3月19日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合研究機構「医療情報の高度利用による医療システムの研究開発／がん診断・治療ナビゲーションシステムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000104630

【氏名又は名称】キヤノンプレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(72)【発明者】

【氏名】小林 大毅

(72)【発明者】

【氏名】岡本 卓治

(72)【発明者】

【氏名】森谷 章

(72)【発明者】

【氏名】會津 誠世

【審査官】 森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１１９１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１４６１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−８４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２８４４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２１／００ − ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

標本が載置される標本ホルダを有し、
前記標本ホルダには、前記標本を載置可能な載置領域と、前記標本の観察を行う観察領域が形成され、
前記観察領域には、前記標本の位置合わせを行うための標本基準、前記標本の側面を押圧する複数の第１の保持部材、及び、前記標本の上面を押圧する第２の保持部材が形成され、
前記載置領域は、前記標本を前記観察領域に移動させる際に、前記標本をガイドするガイド部を備えていることを特徴とする顕微鏡ステージ。

【請求項2】

前記ガイド部は、前記載置領域から前記観察領域に移動する前記標本の移動方向に対してテーパー形状を有することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項3】

前記ガイド部は、第１および第２のガイドを備え、
前記第１および第２のガイドの少なくとも一方は、前記移動方向に対してテーパー形状を有することを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項4】

前記テーパー形状は、前記移動方向に対するテーパー角が２°から１０°までの範囲内となるように形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項5】

前記ガイド部は、前記載置領域と前記観察領域に対し凸形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項6】

前記凸形状は、凸部の高さが０．３ｍｍから１．２ｍｍまでの範囲内となるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項7】

前記標本ホルダの上面は、前記観察領域に載置された前記標本の上面と同一の平面上にあることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項8】

前記載置領域と前記観察領域との間にスロープが形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項9】

前記スロープは、勾配が１°から５°までの範囲内となるように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項10】

前記標本を前記載置領域から前記観察領域に移動させる移動手段を更に有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の顕微鏡ステージ。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載の顕微鏡ステージを有することを特徴とする顕微鏡。

【請求項12】

前記載置領域は、前記顕微鏡の前方側に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の顕微鏡。

【請求項13】

請求項１１または１２に記載の顕微鏡を有することを特徴とする顕微鏡システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学顕微鏡の顕微鏡ステージに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、顕微鏡用ステージの自動化が進んでいる。また、観察部の微細化や、観察位置の管理システムの発達により、ステージの高速化や高精度化が求められている。光学顕微鏡では、一般的にステージ上に載置した標本を観察する。標本は、一般的にスライドガラス、カバーガラス、および観察対象となる細胞等で構成されている。

【0003】

特許文献１の顕微鏡ステージ機構では、ステージ上面に透過照明光を通過させる開口部と、開口部の周囲に標本ホルダ受け部が形成される。標本ホルダ受け部には標本があらかじめ設置された標本ホルダが載置され、標本ホルダは側面から固定ビスによりステージに固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２７９３１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の従来技術では、標本ホルダを交換する際、観察者は固定ビスを取り外して標本ホルダを交換する。そのため、標本を容易に観察領域に載置することが困難である。

【0006】

このような課題を鑑みて、迅速かつ容易に標本を交換可能な顕微鏡ステージを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面としての顕微鏡ステージは、標本が載置される標本ホルダを有し、前記標本ホルダには、前記標本を載置可能な載置領域と、前記標本の観察を行う観察領域が形成され、前記観察領域には、前記標本の位置合わせを行うための標本基準、前記標本の側面を押圧する複数の第１の保持部材、及び、前記標本の上面を押圧する第２の保持部材が形成され、前記載置領域は、前記標本を前記観察領域に移動させる際に、前記標本をガイドするガイド部を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、迅速かつ容易に標本を交換可能な顕微鏡ステージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る顕微鏡システムの斜視図である。

【図2】実施例１のステージの全体斜視図である。

【図3】実施例１のテーブルの上面図である。

【図4】実施例１の自動ローディング機構を備えるテーブルの上面図である。

【図5】実施例２のステージの全体斜視図である。

【図6】実施例２のテーブルの上面図である。

【図7】実施例３のステージの全体斜視図である。

【図8】実施例３のテーブルの上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 図１は、本発明の実施形態に係る顕微鏡システム１の斜視図である。顕微鏡システム１は、顕微鏡ステージ１０（以下ステージという）、顕微鏡本体２０、カメラ装着用のアダプタ部３０、デジタルカメラ４０、および制御ユニット５０を備える。顕微鏡本体２０は、一般的な病理診断用に用いられる正立型顕微鏡であり、観察対象（標本）の上側に配置される対物レンズ２１を備え、観察光を標本下面から投射する透過光観察を行う。制御ユニット５０は、コントローラ５１、およびディスプレイ５２を備える。コントローラ５１は、ステージ１０の制御やデジタルカメラ４０で撮影された画像の処理などを行う。顕微鏡システム１は、病理診断に要求される所定精度で観察位置の位置管理を行い、過去の観察位置を正確に再現することを可能とする。そのため、位置管理のための基準を有する標本が使用される。また、ステージ１０は、観察位置のＸＹ座標値を把握する機能、標本の回転誤差を補正する手段、および装着されたデジタルカメラ（撮像素子）などとの相対的な位置関係の誤差などを補正する手段を有し、高精度な位置決めを行う。なお、顕微鏡システム１では、位置管理のための基準を有さない既存の標本も使用することができる。

【実施例1】

【0011】

図２は、ステージ１０の全体斜視図である。ベース部材１０１は、クロスローラ―ガイド１０５，１０６を備え、顕微鏡本体２０に固定される。Ｘステージ１０２は、クロスローラ―ガイド１０５，１０６と対になるクロスローラーガイド１０７，１０８を備えている。また、Ｘステージ１０２は、クロスローラ―ガイド１０９，１１０を備えている。Ｙステージ１０３は、クロスローラ―ガイド１０９，１１０と対になるクロスローラ―ガイド１１１，１１２を備えている。また、Ｙステージ１０３は、標本１１７を載置可能なテーブル（標本ホルダ）１０４Ａを備えている。テーブル１０４Ａは、Ｙステージ１０３と一体化させてもよい。Ｘ軸方向への駆動源であるシャフトモータ１２５は、ベース部材に取り付けられたコイル部１１３と、Ｘステージ１０２に設けられたマグネットシャフト１１４を備える。Ｙ軸方向への駆動源であるシャフトモータ１２６は、Ｘステージ１０２に取り付けられたコイル部１１５と、Ｙステージに設けられたマグネットシャフト１１６を備える。シャフトモータ１２５，１２６は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って設けられた図示しない反射式のインクリメンタルリニアエンコーダまたはアブソリュートリニアエンコーダによって制御される。また、駆動領域を制限するために、図示しない電気的なリミットスイッチおよび物理的なメカリミットが各軸に沿って設けられている。ハンドル１１８は、ステージ１０をＸ軸に沿って移動させるためのつまみ１１９とＹ軸に沿って移動させるためのつまみ１２０を備える。つまみ１１９，１２０は、手動で操作される。ハンドル１１８を設けることで、既存の標本の観察を可能にする。各つまみの回転力は、ラック、ベルト、またはワイヤーなどでステージ１０に伝えられる。

【0012】

図３は、標本１１７が載置されたテーブル１０４Ａの上面図である。テーブル１０４Ａには、標本１１７の観察を行う観察領域２１１と、標本１１７の観察部に対応した開口部２０５が形成されている。標本１１７は、病理診断等で使用される一般的な標本であり、スライドガラス１２１、カバーガラス１２２、および観察する細胞等の観察対象で構成されている。スライドガラス１２１には、ラベルエリア１２３とスライド原点１２４が設けられている。ラベルエリア１２３の大きさは、一般的に１５ｍｍ×２６ｍｍである。テーブル１０４Ａの上面を標本１１７の上面と同一の平面上にするか、標本１１７の上面から０．１ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲内で低くする。そうすることで、対物レンズ２１とテーブル１０４Ａの上面との衝突を回避することできる。

【0013】

観察領域２１１は、一般的な標準スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×２６ｍｍ）と、大型スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×５２ｍｍ）に対応可能である。また、標準スライドガラスを２枚並べた場合でも対応可能である。観察領域２１１には、標本１１７の位置決めを行う際に使用される標本基準２１２〜２１５が設けられている。標準スライドガラスの場合、標本基準２１２を用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、標本基準２１４，２１５を用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。また、大型スライドガラスの場合、標本基準２１２，２１３を用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、標本基準２１４，２１５を用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。標本基準２１２，２１３は、標準のスライドを妨げないようにＲ形状になっている。Ｒ形状は、標準のスライドの引っかかりを低減するために大きくする必要がある。また、標準基準の凸高さは、ガイド２０７に対し凸高さ０．１ｍｍから０．３ｍｍにするのが望ましい。本実施例では、Ｒ形状の大きさを半径３０ｍｍとし、凸高さを０.２ｍｍとしている。

【0014】

開口部２０５は、標本１１７の観察部に対応しているため、できるだけ大きくする必要がある。本実施例では、標本基準２１２，２１４より２ｍｍの位置に７２ｍｍ×５０ｍｍの開口部２０５が形成されている。開口部２０５から標本ガイド２０９までは３ｍｍであるため、標本１１７がＸ軸方向へ移動しても開口部２０５に落下することはない。観察領域２１１には、標本１１７の側面を押圧することで、標本１１７を標本基準２１２，２１３に圧接する保持具（第１の保持部材）２０１，２０２が設けられている。保持具２０１，２０２は弾性部材を用いて標本１１７を加圧しているが、保持具２０１，２０２を弾性部材としてもよい。また、観察領域２１１には、浮きを防止するために、垂直方向へ標本１１７を押し付ける保持部材（第２の保持部材）２０３，２０４が設けられている。保持部材２０３，２０４は、板ばねを用い、標本１１７の観察部を隠さないように配置する。保持部材２０３，２０４の厚さは、０．２ｍｍ以下であることが望ましい。なお、スライドガラス１２１として、ラベルエリア１２３とスライド原点１２４がない既存のスライドガラスを使用してもよい。

【0015】

テーブル１０４Ａの前方側には、標本１１７を載置する載置領域２１０が形成されている。標本１１７を容易に載置するために、載置領域２１０のＹ軸方向の幅は、標準スライドガラスを３枚上載置可能な幅であることが望ましい。また、Ｘ軸方向の幅は、少なくとも７８ｍｍ以上であることが望ましい。載置領域２１０には、ガイド（ガイド部）２０６，２０７が形成されている。標本１１７を載置領域２１０から観察領域２１１に容易にスライドさせるために、ガイド２０６はガイド２０７に対してテーパー形状を有している。すなわち、ガイド２０６は、標本１１７の移動方向に対してテーパー形状を有している。テーパー角は、大き過ぎると標本１１７のスライドを妨げるため、２°から１０°までの範囲内であることが望ましい。また、載置領域２１０には、標本１１７を容易に把持できるように開口部２０８が形成されている。なお、ガイド２０６ではなく、ガイド２０７がテーパー形状を有してもよいし、ガイド２０６，２０７の両方がテーパー形状を有してもよい。

【0016】

また、ガイド２０６は、載置領域２１０および観察領域２１１に対し凸形状を有してもよい。凸形状は、凸部の高さが０．３ｍｍから１．２ｍｍまでの範囲内となるように形成されていることが望ましい。

【0017】

図４は、自動ローディング機構（移動手段）１２７を備えるテーブル１０４Ａの上面図である。自動ローディング機構１２７は、ボールねじ、台形ねじ、またはシャフトモータといったリニア機構で構成され、標本１１７を載置領域２１０と観察領域２１１の間でスライドさせる。自動ローディング機構１２７は、駆動源であるシャフトモータ１２８と、標本１１７を把持するハンド１２９を備え、制御ユニット５０によって制御される。ハンド１２９は、標準スライドガラスおよび大型スライドガラスを把持可能である。すなわち、ハンド１２９は、大判スライドガラスの短辺５２ｍｍより拡開する必要があり、さらに標本１１７を容易に載置するために７０ｍｍ以上拡開することが望ましい。

【0018】

標本１１７を観察する場合、観察者はまず、カバーガラス１２２が対物レンズ２１側を向くように標本１１７を載置する。標本１１７は、載置領域２１０内であればどこに載置されてもよい。ただし、標本１１７がラベルエリア１２３を有する場合、ラベルエリア１２３が保持具２０１，２０２側に位置するように標本１１７を載置する。次に、手動または自動ローディング機構１２７によって、標本１１７を観察領域２１１までスライドさせる。観察領域２１１では、標本基準２１２〜２１５のいずれかによって標本１１７が位置決めされる。この状態で観察者は目的の観察を行う。観察が終了すると、標本１１７を手動または自動ローディング機構１２７によって、載置領域２１０までスライドし、次の標本と交換する。

【0019】

以上説明したように、載置領域２１０に標本１１７を載置し、観察領域２１１に標本１１７をスライドさせることで、標本１１７を落下させることなく容易に観察位置に載置可能である。標本１１７を移動させる手段は、手動または自動のどちらでもよい。標本１１７を取り出す場合は、標本１１７をスライドさせて載置領域２１０に移動させるため、対物レンズ２１に衝突することなく標本１１７を取り出すことが可能になる。

【実施例2】

【0020】

図５は、ステージ１０の全体斜視図である。基本的な構成は、実施例１の構成と同一であるため、詳細な説明は省略する。図６は、テーブル１０４Ｂの上面図である。テーブル１０４Ｂの観察領域３０５の構成は、実施例１の構成と同一である。

【0021】

テーブル１０４Ｂの前方側には、標本１１７を載置する載置領域３０１が形成されている。載置領域３０１には、標本１１７を観察領域３０５にガイドするガイド３０３，３０４が形成されている。載置領域３０１と観察領域３０５の高さが０．３ｍｍから０．８ｍｍまでの範囲内で異なるため、スロープ３０２が設けられている。スロープ３０２の勾配は、大き過ぎると標本１１７のスライドを妨げるため、１°から５°までの範囲内であることが望ましい。また、スロープ３０２のつなぎ目は、滑らかにつなぐことが望ましい。標本１１７を載置領域３０１から観察領域３０５に容易にスライドさせるために、ガイド３０３，３０４は観察領域３０５に対してテーパー形状を有している。テーパー角は、大き過ぎると標本のスライドを妨げるため、５°から１０°までの範囲内であることが望ましい。なお、ガイド３０３，３０４のいずれか一方だけがテーパー形状を有するようにしてもよい。

【0022】

以上説明したように、載置領域３０１に標本１１７を載置し、観察領域３０５に標本１１７をスライドさせることで、標本１１７を落下させることなく容易に観察位置に載置可能である。実施例１で説明したように、移動する手段は手動または自動のどちらでもよい。標本１１７を取り出す場合は、標本１１７をスライドさせて載置領域３０１に移動させるため、対物レンズ２１に衝突することなく標本１１７を取り出すことが可能になる。

【実施例3】

【0023】

図７は、ステージ１０の全体斜視図である。基本的な構成は他の実施例と同一であるため、詳細な説明は省略する。図８は、テーブル１０４Ｃの上面図である。テーブル１０４Ｃの載置領域４０１の構成も他の実施例の構成と同一である。

【0024】

テーブル１０４Ｃには、観察領域４０２に観察部に対応した開口部４０３が形成されている。観察領域４０２は、一般的な標準スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×２６ｍｍ）と、大型スライドガラスの大きさ（７６ｍｍ×５２ｍｍ）に対応している。また、標準スライドガラスを２枚並べた場合でも対応可能である。観察領域４０２には、標本１１７の位置決めを行う際に使用される標本基準２１２〜２１５が設けられている。標準スライドガラスの場合、標本基準２１２を用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、標本基準２１４，２１５を用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。また、大型スライドガラスの場合、標本基準２１２，２１３を用いてＸ軸方向の位置合わせを行い、標本基準２１４，２１５を用いてＹ軸方向の位置合わせを行う。標本基準２１２，２１３は、標準のスライドを妨げないようにＲ形状になっている。Ｒ形状は、標準のスライドの引っかかりを低減するために大きくする必要がある。また、標準基準の凸高さは、ガイド２０７に対し凸高さ０．１ｍｍから０．３ｍｍにするのが望ましい。本実施例では、Ｒ形状の大きさを半径３０ｍｍとし、凸高さを０.２ｍｍとしている。病理診断等で一般的に使用されるスライドガラス１２１には、個々の認識を行うためのラベルエリア１２３が設けられている。ラベルエリア１２３の大きさは、一般的に１５ｍｍ×２６ｍｍである。本実施例の観察部はラベルエリア１２３を除いた部分としているため、観察領域４０２には標本１１７の浮き上がりを防止するためにラベルエリア１２３を圧下する保持部材４０４が設けられる。標本１１７に配置されたラベルエリア１２３を観察部から除いたことにより、観察領域４０２の開口部４０３を小さくすることができるため、標本１１７の落下防止性が向上する。

【0025】

以上説明したように、載置領域４０１に標本１１７を載置し、観察領域４０２に標本１１７をスライドさせることで、標本１１７を落下させることなく容易に観察位置に載置可能である。標本１１７を移動させる手段は、手動または自動のどちらでもよい。標本１１７を取り出す場合は、標本１１７をスライドさせて載置領域４０１に移動させるため、対物レンズ３１に衝突することなく標本１１７を取り出すことが可能になる。

【0026】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0027】

１０ 顕微鏡ステージ
１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ 標本ホルダ
１１７ 標本
２０６，２０７，３０３，３０４ ガイド（ガイド部）
２１０，３０１，４０１ 載置領域
２１１，３０５，４０２ 観察領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】