特開 2023-15008 顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023015008

(43)【公開日】2023-01-31

(54)【発明の名称】顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/34 20060101AFI20230124BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20230124BHJP

   G02B 21/26 20060101ALI20230124BHJP

【ＦＩ】

G02B21/34

G01N1/28 F

G02B21/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022113751

(22)【出願日】2022-07-15

(31)【優先権主張番号】21186397

(32)【優先日】2021-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＱＲコード

(71)【出願人】

【識別番号】511079735

【氏名又は名称】ライカ マイクロシステムズ シーエムエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｌｅｉｃａ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ ＣＭＳ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｅｒｎｓｔ－Ｌｅｉｔｚ－Ｓｔｒａｓｓｅ １７－３７， Ｄ－３５５７８ Ｗｅｔｚｌａｒ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン クリスト

【テーマコード（参考）】

2G052

2H052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA28

2G052CA03

2G052CA18

2G052CA46

2G052CA48

2G052DA06

2G052DA12

2G052GA32

2G052HC15

2G052HC17

2G052HC22

2G052HC23

2G052HC28

2H052AD03

2H052AD19

2H052AE04

2H052AE10

2H052AE13

2H052AF02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より効率的な実験設計およびより高い処理量を可能にする顕微鏡を提供する。
【解決手段】蓋を有する試料担体１０６に受容された試料を検査するための顕微鏡１００は、試料担体を収容するように構成された試料チャンバ１０４と、試料チャンバの下方に配置された顕微鏡ステージ１０８であって、顕微鏡ステージ上に配置される試料担体を有するように構成された顕微鏡ステージと、試料チャンバ内に少なくとも部分的に配置される試料担体ハンドリング装置１１６であって、試料にアクセスできるようにするために試料担体から蓋を除去するように構成された試料担体ハンドリング装置と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓋（４００）を有する試料担体（１０６）に受容された試料を検査するための顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）であって、前記顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）は、
前記試料担体（１０６）を収容するように構成された試料チャンバ（１０４）と、
前記試料チャンバ（１０４）の下方に配置された顕微鏡ステージ（１０８）であって、前記顕微鏡ステージ（１０８）上に配置される前記試料担体（１０６）を有するように構成された顕微鏡ステージ（１０８）と、
前記試料チャンバ（１０４）内に少なくとも部分的に配置される試料担体ハンドリング装置（１１６）であって、前記試料にアクセスできるようにするために前記試料担体（１０６）から前記蓋（４００）を除去するように構成された試料担体ハンドリング装置（１１６）と、
を備えている顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項2】

前記試料担体ハンドリング装置（１１６）は、前記試料チャンバ（１０４）の内側に配置された、前記試料担体（１０６）の前記蓋（４００）に係合するように構成されたアーム（１２０）を備えている、
請求項１記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項3】

前記アーム（１２０）は、前記蓋（４００）に係合するように構成されたグリッパ（１２２）、スライド機構、ロックおよびキー機構（８０２）、または吸着カップ（９０２）を有している、
請求項２記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項4】

前記アーム（１２０）は、前記試料担体（１０６）をその上に配置すべき前記顕微鏡ステージ（１０８）の上面に対して直交する方向に沿って可動である、
請求項２または３記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項5】

前記アーム（１２０）は、前記顕微鏡ステージ（１０８）の上面に対して直交する軸線を中心として回転可能である、かつ／または、前記顕微鏡ステージ（１０８）の上面に対して平行な少なくとも１つの軸線を中心として回転可能である、
請求項２から４までのいずれか１項記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項6】

前記顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）は、前記顕微鏡ステージ（１０８）の上面に対して平行な平面において、前記顕微鏡ステージ（１０８）を横方向に動かすように構成されたステージ駆動装置を有している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項7】

前記顕微鏡ステージ（１０８）は、以下の位置、すなわち、
前記試料担体（１０６）が最初に前記試料チャンバ（１０４）内に収容される初期位置と、
前記試料担体（１０６）の前記蓋を（４００）、前記試料担体ハンドリング装置（１１６）によって除去することができる蓋除去位置と、
前記試料を顕微鏡検査することができる検査位置と、
前記試料を操作することができる操作位置と、
のうちの少なくとも２つの位置の間で、前記試料担体（１０６）を動かすように構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【請求項8】

前記顕微鏡（５００，６００）は、前記試料をピペット処理するためのピペット処理装置（５０２）、特に前記試料に液体を注入するように構成された注入器装置、および／または、前記試料を操作するように構成されたマイクロマニピュレータ装置を備えている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の顕微鏡（５００，６００）。

【請求項9】

前記試料チャンバ（１０４）は、インキュベーション雰囲気を含むインキュベートされる試料チャンバ（１０４）および／または無菌雰囲気を含む無菌試料チャンバ（１０４）である、
請求項１から８までのいずれか１項記載の顕微鏡（１０００）。

【請求項10】

前記顕微鏡（１０００）は、
前記試料チャンバ（１０４）の少なくとも１つの第１の開口（１００８）を通して前記試料チャンバ（１０４）内に雰囲気を吹き込むように構成された第１のファンアセンブリ（１００６）と、
前記試料チャンバ（１０４）の少なくとも１つの第２の開口を通して前記試料チャンバ（１０４）から雰囲気を排出するように構成された第２のファンアセンブリ（１０１２）と、
を有している、
請求項１から９までのいずれか１項記載の顕微鏡（１０００）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの第１の開口（１００８）と、前記少なくとも１つの第２の開口と、は、前記試料チャンバ（１０４）の対向する側に、特に前記試料チャンバ（１０４）の上面と下面とに配置されている、
請求項１０記載の顕微鏡（１０００）。

【請求項12】

前記第１のファンアセンブリ（１００６）と、前記少なくとも１つの第１の開口（１００８）と、前記少なくとも１つの第２の開口（１１００）と、は、前記試料チャンバ（１０４）の内側で層流を生成するように構成されている、
請求項１０または１１記載の顕微鏡（１０００）。

【請求項13】

前記顕微鏡（６００）は、前記試料担体（１０６）を識別するように構成された試料担体識別ユニット（６０２）を備えている、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の顕微鏡（６００）。

【請求項14】

前記試料担体識別ユニット（６０２）は、カメラ、バーコードリーダ、および／またはＲＦＩＤリーダを備える、
請求項１３記載の顕微鏡（６００）。

【請求項15】

前記顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）は、前記試料チャンバ（１０４）を画定する箱型顕微鏡ハウジング（１０２）を備え、前記箱型顕微鏡ハウジング（１０２）は、前記試料チャンバ（１０４）にアクセスできるようにするためのドア（１００４）を有する、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の顕微鏡（１００，５００，６００，７００，１０００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓋を有する試料担体に受容された試料を検査するための顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

顕微鏡検査において使用される試料担体は、この試料担体に受容された試料を環境に対して密閉するための蓋を備えていてよい。ユーザが試料を取り扱うときの、試料の不測の汚染およびこぼれが蓋によって防止される。試料の顕微鏡検査を可能にするために、蓋は光学的に透明である。しかしながら、例えば、試料に試薬を注入するなどして、試料を操作するために、蓋を除去しなければならず、これには、一般的に、ユーザによる手作業が必要である。このような人間との相互作用の必要性により、実験から離れられる時間が減じられ、したがって実験の効率は低下する。さらに、試料または環境のいずれかの汚染が重大な問題である場合には、蓋は、無菌キャビネットのような無菌のまたは半無菌の環境において除去される必要がある。このような時間のかかる手順によって、さらに実験の効率が低下する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、より効率的な実験設計およびより高い処理量を可能にする顕微鏡を提供することが課題である。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題は、独立請求項の対象によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項および以下の説明において定義されている。

【0005】

蓋を有する試料担体に受容された試料を検査するための提案される顕微鏡は、試料担体を収容するように構成された試料チャンバ；試料チャンバの下方に配置された顕微鏡ステージであって、当該顕微鏡ステージ上に配置される試料担体を有するように構成された顕微鏡ステージ；および試料担体ハンドリング装置を備えている。この試料担体ハンドリング装置は、試料チャンバ内に少なくとも部分的に配置されていて、試料にアクセスできるようにするために試料担体から蓋を除去するように構成されている。

【0006】

試料担体は、例えば、複数の試料を受容するように構成された顕微鏡スライド、ペトリ皿またはマルチウェルプレートであってよい。この試料担体ハンドリング装置は、操作のために試料にアクセスできるようにするための、試料担体からの蓋の除去を自動化する。これにより、人間の介入の必要性が排除され、顕微鏡を、特に実験設計ソフトのようなソフトウェアによって、ワークフロー設計に容易に組み込むことができる。さらに、試料担体は試料チャンバ内に収容され、それによって環境に対して保護されている。これにより、蓋が取り外されたとしても、試料および／または環境の汚染は防止されている。汚染のリスクの低減と併せて自動化が可能であることから、顕微鏡から長い時間離れていることができ、その結果、より効率的な実験設計およびより高い処理量が得られる。

【0007】

好ましい実施形態では、試料担体ハンドリング装置は、試料チャンバの内側に配置された、試料担体の蓋に係合するように構成されたアームを備えている。アームは、蓋を取り扱うためのフレキシブルな機構である。特にアームは、さまざまなサイズおよび形状の複数の異なる蓋に係合することができるように設計することができる。したがって、異なる形状要素を有する複数の試料担体を、提案された顕微鏡と共に使用することができる。

【0008】

別の好ましい実施形態では、アームは、蓋に係合するように構成されたグリッパ、スライド機構、キーおよびロック機構、または吸着カップを有している。この実施形態では、蓋をアームに確実に取り付けることができる。これにより、試料チャンバの内部での蓋の紛失が防止される。このような紛失により、ユーザは蓋を回収しなければならず、これにより実験が中断される。

【0009】

別の好ましい実施形態では、アームは、試料担体をその上に配置すべき顕微鏡ステージの上面に対して直交する方向に沿って可動である。換言すると、アームは鉛直方向で動くことができる。これにより、蓋を試料担体から持ち上げることができ、この場合、実験を妨害することになる、試料担体を倒すリスクはない。

【0010】

別の好ましい実施形態では、アームは、顕微鏡ステージの上面に対して直交する軸線を中心として回転可能である、かつ／または顕微鏡ステージの上面に対して平行な少なくとも１つの軸線を中心として回転可能である。これにより、アームのより微細な関節結合が可能となり、したがってより精密な蓋の取扱いが可能となる。

【0011】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡は、顕微鏡ステージの上面に対して平行な平面において、顕微鏡ステージを横方向に動かすように構成されたステージ駆動装置を有している。好ましくは、顕微鏡は、Ｘ－Ｙテーブルである。これにより、例えば、マルチウェルプレートの個々のキャビティを選択することが、または観察のために単一の試料の特定の重要な領域を選択することが可能になる。

【0012】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡ステージは、以下の位置、すなわち、試料担体が最初に試料チャンバ内に収容される初期位置、試料担体の蓋を、試料担体ハンドリング装置によって除去することができる蓋除去位置、試料を顕微鏡検査することができる検査位置、および試料を操作することができる操作位置、のうちの少なくとも２つの位置の間で、試料担体を動かすように構成されている。試料担体は、手動または自動で、顕微鏡内に初期位置において装填される。次いで試料担体は、検査のための検査位置または蓋除去位置へと移動させられる。試料担体が蓋除去位置へと移動させられたならば、蓋は除去され、試料担体はさらに操作位置へと移動させられて、そこで試料担体に受容された試料が操作される。操作に続いて、操作された試料の検査のための検査位置へと試料担体を移動させることができる。この実施形態では、多数の異なる実験を極めて容易に自動化することができ、これにより顕微鏡はより多用途なものとなる。

【0013】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡は、試料をピペット処理するためのピペット処理装置、特に試料に液体を注入するように構成された注入器装置、および／または試料を操作するように構成されたマイクロマニピュレータ装置を備えている。この実施形態では、蓋が除去された後、試料チャンバの保護された環境内で、試料をピペット処理および／または操作することができる。特に試料が顕微鏡検査されている間に、それらの試料をピペット処理および／または操作することができる。これにより、さもなければ不可能であろう多くの実験、例えば、注入された試薬によって活性化された神経細胞の神経細胞活動を追跡するといった実験が行われるようになる。

【0014】

別の好ましい実施形態では、試料チャンバは、インキュベーション雰囲気を含むインキュベートされる試料チャンバおよび／または無菌雰囲気を含む無菌試料チャンバである。試料チャンバの保護された環境を使用して、試料をインキュベートするためのインキュベーション雰囲気を提供することができる。これにより、例えば、外部のインキュベータを必要とせずに長時間の細胞培養の観察が可能となる。外部のインキュベータを使用する場合、試料を、実験室環境など潜在的に好ましくない環境を通って移動させなければならない。これは、試料にストレスを与えるだけでなく、追加の時間も要する。さらに、試料チャンバの保護された環境を使用して、無菌または少なくとも半無菌の雰囲気を提供することができる。この実施形態では、汚染に極めて敏感な試料であっても、顕微鏡で操作することができる。

【0015】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡は、試料チャンバの少なくとも１つの第１の開口を通して試料チャンバ内に雰囲気を吹き込むように構成された第１のファンアセンブリと、試料チャンバの少なくとも１つの第２の開口を通して前記試料チャンバから雰囲気を排出するように構成された第２のファンアセンブリと、を有している。これにより、試料チャンバ内に方向付けられた雰囲気流が提供される。このような流れは、試料チャンバに入り込む埃、泥、および細菌のようなあらゆる粒子を連行することができ、それらを出口開口へと搬送することができる。これにより、試料チャンバ内の無菌または半無菌の作業環境が可能となる。さらに、インキュベートされる試料チャンバの場合、インキュベーション雰囲気を再循環させることができる。試料チャンバから排出されたインキュベーション雰囲気は、再循環させられ、送風により試料チャンバ内に戻すことができる。インキュベーション雰囲気の一部は、新しくされてもよく、または補充されてもよい。これにより、試料チャンバのドアの開閉の後のインキュベーション雰囲気体積およびエネルギが節約される。

【0016】

別の好ましい実施形態では、少なくとも１つの第１の開口と、少なくとも１つの第２の開口と、は、試料チャンバの対向する側に、特に試料チャンバの上面と下面とに配置されている。このような実施形態では、試料チャンバの内側で層流の雰囲気流を生成することができる。

【0017】

別の好ましい実施形態では、第１のファンアセンブリと、少なくとも１つの第１の開口と、少なくとも１つの第２の開口と、は、試料チャンバの内側で層流を生成するように構成されている。層流は、雰囲気が試料チャンバから逃出することを防止し、外部の雰囲気が試料チャンバ内に侵入することを防止するシールドまたはカーテンのように作用する。

【0018】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡は、試料担体を識別するように構成された試料担体識別ユニットを備えている。試料担体識別ユニットは、試料担体を、ひいては試料担体に含まれる試料を一意に識別するために利用することができる。これにより、複数の試料担体を自動的に次々に検査および／または操作することができる。これによりさらに、顕微鏡から離れることができる時間は向上する。

【0019】

別の好ましい実施形態では、試料担体識別ユニットは、カメラ、バーコードリーダ、および／またはＲＦＩＤリーダを備えている。カメラは、バーコードまたはＱＲコードのようなタグに基づいて、または手書きのラベルに基づいて、試料担体を一意に識別するために使用することができる。バーコードリーダは、バーコードに基づいて試料担体を一意に識別するために利用することができる。ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグに基づいて試料担体を一意に識別するために利用することができる。

【0020】

別の好ましい実施形態では、顕微鏡は、試料チャンバを画定する箱型顕微鏡ハウジングを備え、ハウジングは、試料チャンバにアクセスできるようにするためのドアを有する。箱型の顕微鏡は、その内部に全ての顕微鏡構成要素が配置されるハウジングを備えている。ハウジングは典型的には、顕微鏡の内側にアクセスするための１つ以上の開口を有している。ハウジングの閉鎖性または密閉性により、箱型顕微鏡は、特に、例えば気候制御ユニットによる試料の環境の精密な制御に適している。この実施形態では、試料チャンバは、箱型顕微鏡ハウジングの内側に位置している。これは、試料チャンバの環境を精密に制御できることを意味している。

【0021】

別の好ましい実施形態では、箱型顕微鏡ハウジングは、顕微鏡ステージの下方に構成要素スペースを画定しており、構成要素スペースは、複数の顕微鏡構成要素を含んでいる。構成要素スペースは、顕微鏡の電源、結像光学系、照明システム、フィルタ、環境制御ユニット、またはインキュベーション制御ユニットを含んでいてよい。

【0022】

以下に、特定の実施形態を図面につき説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】試料担体ハンドリング装置を有する顕微鏡の概略図である。

【図2】図１による顕微鏡の試料チャンバを示す平面図であり、この場合、試料担体ハンドリング装置のアームは休止位置にある。

【図3】図１による顕微鏡の試料チャンバを示す平面図であり、この場合、試料担体ハンドリング装置のアームは蓋把持位置にある。

【図4】図１による顕微鏡の試料チャンバを示す平面図であり、この場合、試料担体ハンドリング装置のアームは蓋保持位置にある。

【図5】１つの実施形態による、ピペット処理装置を有した顕微鏡の試料チャンバを示す平面図である。

【図6】１つの実施形態による、試料担体識別ユニットを有した顕微鏡の試料チャンバを示す平面図である。

【図7】１つの実施形態による顕微鏡の試料チャンバの側面図である。

【図8】１つの実施形態による、ロックおよびキー機構を有した試料担体ハンドリング装置を示す側面図である。

【図9】１つの実施形態による、吸着カップを有した試料担体ハンドリング装置を示す側面図である。

【図10】１つの実施形態による顕微鏡を概略的に示す側面図である。

【図11】図１０による顕微鏡を概略的に示す斜視図である。

【図12】顕微鏡を用いて試料を検査する方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、顕微鏡１００の概略図である。顕微鏡１００は、例示的に、箱型顕微鏡として形成されている。

【0025】

従来の顕微鏡は、全ての顕微鏡構成要素を保持する顕微鏡スタンドを備えている。慣用の顕微鏡の開放性は、その全ての構成要素への容易なアクセスを可能にする。しかしながら、開放性のために、従来の顕微鏡に配置された試料は、環境にさらされている。さらに、顕微鏡スタンドは、典型的には、１つの側からの試料へのアクセスを遮断している。

【0026】

これとは対照的に、図１に示された箱型顕微鏡１００は、顕微鏡ハウジング１０２の内側に完全に包囲されている。特に、顕微鏡ハウジング１０２は、光学的に透明な蓋４００（図４参照）を有する、１つ以上の試料が配置される試料担体１０６を収容するように構成された試料チャンバ１０４を形成している。蓋４００は、試料担体１０６内に収容された試料を環境に対して保護し、これにより、汚染を防止し、試料が乾燥するのを防止する。また、蓋４００は、試料担体１０６がユーザによって取り扱われる際に、こぼれ落ちることを防止する。顕微鏡ハウジング１０２の内側で試料担体１０６を包囲することにより、試料チャンバ１０４の温度、湿度および気体組成を制御するために、例えばインキュベーション制御ユニット１００２（図１０参照）による、試料の環境に対する正確な制御が可能となる。包囲された試料は、蓋４００が取り外されても環境に対して保護されるため、試料および環境の両方は、偶発的な汚染から保護される。さらに、実験にとって必要ならば、試料チャンバ１０４を容易に、インキュベーションチャンバおよび／または無菌環境として作成することができる。

【0027】

試料担体１０６は、試料チャンバ１０４の下方に配置された顕微鏡ステージ１０８の上に配置される。顕微鏡ステージ１０８は、２つの直交する方向に沿って移動可能であり、すなわち、顕微鏡ステージ１０８は、いわゆるＸ－Ｙテーブルである。したがって、顕微鏡ステージ１０８を移動させることにより、例えば、試料担体１０６の個々のキャビティまたはウェルを選択することが、または観察のために単一の試料の特定の重要な領域を選択することが可能になる。

【0028】

図１による顕微鏡１００は、例示的に、透過光顕微鏡１００として形成されている。試料を結像するための結像光学系１１０は、構成要素スペース１１２内において顕微鏡ステージ１０８の下方に例示的に配置されており、試料を照明するための照明システム１１４は、試料チャンバ１０４内において顕微鏡ステージ１０８の上方に配置されている。結像光学系１１０の光軸と、照明システム１１４の光軸と、は、位置合わせされている。したがって、照明システム１１４によって放出された照明光は、結像光学系１１０に入る前に試料を通過する。代替的な実施形態においては、結像光学系１１０および照明システム１１４の位置を逆にすることができる。別の代替的な実施形態では、結像システムおよび照明システム１１４の両方が、顕微鏡ステージ１０８の同じ側に配置される。電源またはさまざまなフィルタなどの付加的な構成要素は、構成要素スペース１１２に配置されてよい。

【0029】

試料担体１０６から蓋４００を取り外し、操作のために上方から試料にアクセスできるようにするために、顕微鏡１００は、試料担体ハンドリング装置１１６を備えている。試料担体ハンドリング装置１１６は、例示的に、試料チャンバ１０４内で顕微鏡ステージ１０８に隣接して配置されたベース１１８と、ベース１１８に接続されたアーム１２０と、を備える。図１による実施形態では、アーム１２０は、試料担体１０６の蓋４００に係合するためのグリッパ１２２を有する。しかしながら、蓋４００と係合するための、キーおよびロック機構または吸着カップ９０２（図８および図９参照）などの他の要素も可能である。ベース１１８を中心として、アーム１２０を回転させることができ、鉛直方向軸線Ａに沿って移動させることができる。これは、図１において２つの両方向矢印Ｐ１，Ｐ２によって示されており、より詳細には図７～図９を参照して後述する。試料担体ハンドリング装置１１６の付加的な構成要素、例えばアーム１２０およびグリッパ１２２を移動させるための１つ以上のモータ、ならびにアーム１２０を制御するための制御ユニットを、試料チャンバ１０４の下方の構成要素スペース１１２内に配置することができる。試料担体ハンドリング装置１１６については、図２～図９を参照してより詳細に後述する。

【0030】

図２は、図１による顕微鏡１００の試料チャンバ１０４の平面図である。図２では、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０は、休止位置で、試料担体１０６から離れるように回転させられている。

【0031】

試料担体１０６は、例示的に、４行６列に配置された２４個のウェルを有するマルチウェルプレートとして形成されている。それぞれのウェルを一意に識別するために、行はＡ～Ｄでラベリングされていて、列は１～６でラベリングされている。図２では、蓋４００は、試料担体１０６の上に配置されている。

【0032】

図２からわかるように、アーム１２０はアームジョイント２００を有しており、このアームジョイントを中心にグリッパ１２２を回転させることができる。これにより、アーム１２０に、より細かな制御のための接合部が提供される。グリッパ１２２は、２つのＬ字型のグリッパアーム２０２を有していて、各グリッパアームは把持部分２０４を有しており、把持部分は、試料担体１０６の蓋４００に対向する側から係合することができ、それによって蓋４００を把持することができる。蓋４００を把持するプロセスについては、図３を参照してより詳細に後述する。

【0033】

図３は、図１による顕微鏡１００の試料チャンバ１０４の別の平面図である。図３では、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０は、蓋把持位置で、グリッパアーム２０２が試料担体１０６の蓋４００に係合することができるように回転させられている。グリッパアーム２０２の把持部分２０４は、試料担体１０６の蓋４００を把持するために互いに向かって移動させられる。次のステップでは、試料担体１０６から蓋４００を持ち上げるために、アーム１２０が上方に持ち上げられる。

【0034】

図４は、図１による顕微鏡１００の試料チャンバ１０４の別の平面図である。図４では、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０は、蓋保持位置で、試料担体１０６の蓋４００を保持しており、試料担体１０６から離れるように回転させられている。蓋保持位置では、蓋４００は、試料担体１０６の上方に位置していない。したがって、試料担体１０６に配置された試料には、操作のために上方からアクセス可能である。試料の操作については、図５を参照してより詳細に後述する。

【0035】

図５は、１つの実施形態による顕微鏡５００の試料チャンバ１０４の平面図である。図５による顕微鏡５００は、試料をピペット処理するためのピペット処理装置５０２を有している点で、図１による顕微鏡１００とは区別される。試料のピペット処理は、例えば、試料にさまざまな液体試薬を導入することを含んでいてよい。

【0036】

ピペット処理装置５０２は、顕微鏡ステージ１０８の上面に対して平行に配置された長方形フレーム５０４を有する。フレーム５０４は、１つまたは複数の注入ノズル５０６を保持しており、そのうちの２つの注入ノズル５０６のみが図５に示されている。各注入ノズル５０６は、流体ライン５０８を介して試料チャンバ１０４の外側の液体リザーバに接続されている。フレーム５０４は、注入器駆動装置によって試料チャンバ１０４内で可動である。したがって、注入ノズル５０６は、ピペット処理のために試料担体１０６の個々のウェルをターゲットにすることができる。

【0037】

図６は、別の実施形態による顕微鏡６００の試料チャンバ１０４の平面図である。図６による顕微鏡６００は、試料担体識別ユニット６０２を有している点で、図５による顕微鏡５００とは区別される。

【0038】

図６において、図示された蓋４００は、手書きラベル６０４と、ＲＦＩＤタグ６０６と、ＱＲコード６０８と、バーコード６１０と、を有しており、これらはそれぞれ、試料担体１０６を一意に識別する固有の識別子を成す。試料担体識別ユニット６０２は、これらの固有の識別子のうちの少なくとも１つを読み取るように構成されている。試料担体識別ユニット６０２は、例えば、カメラおよび制御ユニットを含むことができる。カメラは、アーム１２０が蓋保持位置にある場合に、蓋４００の画像を捕捉し、上記画像を制御ユニットに送信するように構成されている。制御ユニットは、例えば、手書きのテキスト認識のために構成されている。したがって、制御ユニットは、手書きラベル６０４を機械可読のテキストに変換し、これにより、試料担体１０６を識別することができる。代替的または付加的に、制御ユニットは、ＱＲコード６０８および／またはバーコード６１０を、試料担体１０６を識別するために機械可読テキストに変換するように構成されている。試料担体識別ユニット６０２は、専用のバーコードリーダまたはＲＦＩＤリーダを含むこともでき、このＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグ６０６に基づき試料担体１０６を識別するように構成されている。

【0039】

図７は、１つの実施形態による顕微鏡７００の試料チャンバ１０４の側面図である。

【0040】

試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０は、ベース１１８の周りに巻き付けられたアーム駆動装置７０２を有する。アーム駆動装置７０２は、鉛直方向軸線Ａに沿ってアーム１２０を移動させるために、ベース１１８のレール７０４に係合する第１のモータを有する。アーム駆動装置７０２はさらに、アーム駆動装置７０２を、ひいてはアーム１２０全体を、ベース１１８を中心として回転させるように構成された第２のモータを含む。ケーブル７０６は、アーム駆動装置７０２を、試料チャンバ１０４の下方の構成要素スペース１１２に接続する。ケーブル７０６は、アーム駆動装置７０２の２つのモータに、ならびにアームジョイント２００およびグリッパ１２２のアクチュエータに、電力および制御信号を供給するための電気および制御ラインを有する。

【0041】

図８は、１つの実施形態による試料担体ハンドリング装置８００の側面図である。図８に示す試料担体ハンドリング装置８００は、試料担体１０６の蓋４００と係合するためのロックおよびキー機構８０２を有することにより、図１～図７に示す試料担体ハンドリング装置８００とは区別される。

【0042】

ロックおよびキー機構８０２は、試料担体１０６の蓋４００に配置された第１の保持機構８０４と、試料担体ハンドリング装置８００のアーム１２０の下面に配置された第２の保持機構８０６と、を含む。第２の保持機構８０６は、第１の保持機構８０４に取り付けられるように、かつ第１の保持機構８０４から取り外されるように構成されている。第２の保持機構８０６が第１の保持機構８０４に取り付けられている場合、アーム１２０を上方に移動させて、試料担体１０６から蓋４００を持ち上げることができる。

【0043】

図９は、別の実施形態による試料担体ハンドリング装置９００の側面図である。図９に示す試料担体ハンドリング装置９００は、試料担体１０６の蓋４００と係合するための吸着カップを有することにより、図１～図８に示す試料担体ハンドリング装置９００とは区別される。

【0044】

吸着カップは、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０の下面に配置されている。吸着カップが蓋４００の上面に接触している場合、蓋４００を吸着カップに、ひいてはアーム１２０に吸着するために、吸着カップの中心から空気を除去することができる。アーム１２０を下向きに移動させ、これにより吸着カップを蓋４００の上面に押し付け、空気を吸着カップの中心から外へ押し出すことによって、空気を除去することができる。あるいは小さなポンプによって吸着カップの中心から空気を除去することができる。空気が再び、例えば制御可能な弁によって吸着カップの中心に入れられると、蓋４００は、再びアーム１２０から取り外される。

【0045】

図１０は、試料チャンバ１０４の内部の雰囲気を制御するための手段を有する１つの実施形態による顕微鏡１０００の概略的な側面図である。

【0046】

試料チャンバ１０４にアクセスするためのフロントドア１００４は、図１０における試料チャンバ１０４の右側に配置されている。他のドアまたは付加的なドアが、所望のように設けられてもよい。

【0047】

試料チャンバ１０４の上側には、試料チャンバ１０４の第１の開口１００８を通して試料チャンバ１０４の中に雰囲気を吹き込むために、２つのファンを含む第１のファンアセンブリ１００６が配置されている。開口は、開口全体にわたって延在するフィルタ１０１０であってよいフィルタシステムを収容するように形成されている。しかしながら、第１のファンアセンブリ１００６の各ファンのために単一の開口が設けられていてもよく、これらの開口のそれぞれにオプションとしてフィルタを配置することもできる。複数の第２の開口１１００（図１１参照）が、試料チャンバ１０４の下面に配置され、試料チャンバ１０４の内側からの雰囲気が試料チャンバ１０４から流出することを可能とする（「出口開口」とも呼ばれる）。

【0048】

第１のファンアセンブリ１００６が作動させられると、試料チャンバ１０４の上面から下面の壁の出口開口まで下方に向かう方向付けられた雰囲気流が生成される。試料チャンバ１０４の下面で試料チャンバ１０４の内部から等出した雰囲気は、顕微鏡ハウジング１０２の内部を通過し、第１のファンアセンブリ１００６によって吸い込まれ、再び試料チャンバ１０４内に吹き込まれる。したがって、図１０に白抜きの矢印のセットによって示される雰囲気の定常流が形成される。好ましくは、方向付けられた雰囲気流は層流である。

【0049】

顕微鏡１０００はさらに、試料チャンバ１０４の下面に配置されたオプションとしての第２のファンアセンブリ１０１２を有する。第２のファンアセンブリ１０１２は、少なくとも１つの第２の開口１１００を通って流れる雰囲気を吸引するための１つの単一のファンを含む。したがって、第２のファンアセンブリ１０１２は、顕微鏡ハウジング１０２の内部および試料チャンバ１０４の内部を通る雰囲気の循環を支援する。

【0050】

第２のフィルタシステム１０１４は、顕微鏡ハウジング１０２の開口または漏れ孔に配置されている。このような開口／漏れ孔により、顕微鏡１０００の外側からの新鮮な空気を顕微鏡ハウジング１０２の内側に導入することができる。このような空気は、第２のフィルタシステムによってろ過され、単一の点線矢印Ｐ４によって示したように、第２のファンアセンブリ１０１２内に吸い込まれる。

【0051】

図１０による顕微鏡１０００はさらに、白抜きの矢印のセットによって示されるように、顕微鏡ハウジング１０２内の試料チャンバ１０４の内部と試料チャンバ１０４の外部との間で循環するインキュベーション雰囲気のパラメータを制御および調整するためのインキュベーション制御ユニット１００２を備える。

【0052】

適切なインキュベーション雰囲気は、所定含量のＨ_２Ｏ（相対湿度）および所定含量のＣＯ_２（二酸化炭素）を有した空気を含む。雰囲気中の酸素が不足した状態で低酸素実験を行うことも望ましい。典型的には、インキュベーション雰囲気の温度は、周囲温度と最高５０℃との間の範囲に設定することができ、ＣＯ_２範囲は、典型的には０．５～２０％に設定され、Ｏ_２範囲は１～１８％に設定される。湿度は、潜在的な結露が回避されるか、または少なくとも顕微鏡１０００の構成要素もしくは試料自体のいずれも損なわないことを保証するようにバランスを取る必要がある。好ましくは、少なくとも温度、湿度およびＣＯ_２含有量がそれぞれ制御される。低酸素実験では、Ｏ_２含量は、Ｎ_２（窒素）の導入によって制御される。インキュベーション雰囲気のこれらのパラメータは、インキュベーション制御ユニット１００２によって制御および調整可能である。上記のパラメータを制御するために、対応するセンサを、試料チャンバ１０４内および／または顕微鏡ハウジング１０２内および／または顕微鏡ステージ１０８に、好ましくは試料の近くに配置することが好ましい。

【0053】

制御ユニットは、第２のファンアセンブリ１０１２の吸引圧力を制御するために、その出力を調節するために使用することができる。これに関して最良の結果を得るために、制御ユニットをインキュベーション制御ユニット１００２に接続することができる。

【0054】

図１１は、図１０による顕微鏡１０００を概略的に示す斜視図である。

【0055】

図１１は、試料チャンバ１０４の下側の２つの縁部に沿った第２の（出口）開口１１００の分布を示している。層流は、顕微鏡ステージ１０８の一方の側の周りのシールドまたはカーテンとして作用する。この雰囲気のシールド／カーテンは、試料チャンバ１０４内への、特に試料自体への、細菌を含む粒子の侵入を防止し、同時に、試料チャンバ１０４内の雰囲気が試料チャンバ１０４から逃出することを防止し、かつ試料チャンバ１０４外の雰囲気が試料チャンバ１０４内に侵入することを防止する。

【0056】

ユーザがドア１００４を介して試料チャンバ１０４内にその腕を入れると、層流は、ユーザの腕の周囲の小さな領域においてのみ遮断されるので、残りの雰囲気流は依然として保護シールドとして作用する。さらに、ユーザの腕によって持ち込まれたあらゆる汚染は、雰囲気流によって連行され、試料チャンバ１０４の下側の壁における出口開口へと搬送され得る。

【0057】

図１２は、上述した顕微鏡１００を用いて試料を検査する方法を示すフローチャートである。

【0058】

ステップＳ１２００において、プロセスが開始される。ステップＳ１２０２において、試料チャンバ１０４が開放され、蓋４００を備えた試料容器が顕微鏡ステージ１０８内に配置される。その後、試料チャンバ１０４は閉じられる。ステップＳ１２０４において、試料チャンバ１０４のためのインキュベーションが開始または再開される。試料チャンバ１０４が、ユーザの希望に応じて無菌状態または半無菌状態となると、ステップＳ１２０６が実行される。ステップＳ１２０６において、ユーザ入力、または自動的なワークフローを実施する制御ユニット、例えばコンピュータのいずれかによって、顕微鏡１００に対する蓋取り外し除去コマンドが与えられる。その後、顕微鏡ステージ１０８は、試料担体１０６を所定の蓋除去位置に移動させる。次いで、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０が、蓋把持位置に移動させられ、蓋４００に係合し、試料担体１０６から蓋４００を持ち上げる。次いで、アーム１２０は、蓋保持位置へ移動させられる。

【0059】

ステップＳ１２０８において、試料担体１０６は、試料を顕微鏡検査することができる検査位置に、または試料を操作可能な操作位置に移動させられる。検査位置と操作位置は同一であってもよい。試料の操作および／または検査に続いて、ステップＳ１２１０が実行される。ステップＳ１２１０において、ユーザ入力または制御ユニットのいずれかによって、蓋取付けコマンドが、顕微鏡１００に与えられる。その後、顕微鏡ステージ１０８は、試料担体１０６を蓋除去位置に移動させる。次いで、試料担体ハンドリング装置１１６のアーム１２０は、蓋把持位置に移動させられ、蓋４００を試料担体１０６の上へと降ろし、次いで蓋４００との係合を解除する。次いで、アーム１２０は、休止位置へ移動させられる。次いで、プロセスはステップＳ１２１２において終了する、またはステップＳ１２０２からＳ１２１０が、付加的な試料担体１０６ｓのために繰り返される。

【0060】

同一または類似に作用する要素は、全ての図において同じ参照符号で示されている。本明細書で使用されるように、用語「および／または（かつ／または）」は、関連する記載項目のうちの１つまたは複数の項目のあらゆる全ての組み合わせを含んでおり、「／」として略記されることがある。

【0061】

いくつかの態様を装置の文脈において説明してきたが、これらの態様が、対応する方法の説明も表していることが明らかであり、ここではブロックまたは装置がステップまたはステップの特徴に対応している。同様に、ステップの文脈において説明された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明も表している。

【符号の説明】

【0062】

１００ 顕微鏡
１０２ 顕微鏡ハウジング
１０４ 試料チャンバ
１０６ 試料担体
１０８ 顕微鏡ステージ
１１０ 結像光学系
１１２ 構成要素スペース
１１４ 照明システム
１１６ 試料担体ハンドリング装置
１１８ ベース
１２０ アーム
１２２ グリッパ
２００ アームジョイント
２０２ グリッパアーム
２０４ 把持部分
４００ 蓋
５００ 顕微鏡
５０２ ピペット処理装置
５０４ フレーム
５０６ 注入ノズル
５０８ 流体ライン
６００ 顕微鏡
６０２ 試料担体識別ユニット
６０４ ラベル
６０６ ＲＦＩＤタグ
６０８ ＱＲコード
６１０ バーコード
７００ 顕微鏡
７０２ アーム駆動装置
７０４ レール
７０６ ケーブル
８００ 試料担体ハンドリング装置
８０２ ロックおよびキー機構
８０４，８０６ 保持機構
９００ 試料担体ハンドリング装置
９０２ 吸着カップ
１０００ 顕微鏡
１００２ インキュベーション制御ユニット
１００４ ドア
１００６ ファンアセンブリ
１００８ 開口
１０１０ フィルタ
１０１２ ファンアセンブリ
１０１４ フィルタシステム
Ａ 軸線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【外国語明細書】