特許 7487280 顕微鏡

(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】

(24)【登録日】2024-05-10

(45)【発行日】2024-05-20

(54)【発明の名称】顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/00 20060101AFI20240513BHJP

   G02B 21/24 20060101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

G02B21/00

G02B21/24

【請求項の数】 26

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022199961

(22)【出願日】2022-12-15

(65)【公開番号】P2023089964

(43)【公開日】2023-06-28

【審査請求日】2022-12-16

(31)【優先権主張番号】LU501031

(32)【優先日】2021-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】LU

(73)【特許権者】

【識別番号】522488007

【氏名又は名称】サイテナ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】アグネス ヨハンソン

(72)【発明者】

【氏名】ナタナエル ドーゲル

(72)【発明者】

【氏名】ダヴィッド ラウチ

(72)【発明者】

【氏名】レナ ラウツチャム

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０２５３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０４８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９０６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ １９／００ － ２１／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの生体試料を受容するための受容部を備えるハウジングと、
いくつかの対物レンズ、少なくとも１つの生体試料を照射するための照明システム及び少なくとも１つの生体試料からの光を取得するための取得システムを含む光学モジュールであって、該光学モジュールは、前記ハウジングの内部空間に配置されている、光学モジュールと、
を含む顕微鏡であって
当該顕微鏡は、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するための交換システムを含み、該交換システムは、前記光学モジュールを前記ハウジングに対して動かすことにより及び／又は前記ハウジングを前記光学モジュールに対して動かすことにより、前記対物レンズを交換するように構成されている、顕微鏡。

【請求項2】

前記対物レンズは、前記交換の間に、
ａ）前記対物レンズの位置が観察位置から保管位置に変更され、及び／又は
ｂ）前記他の対物レンズの位置が保管位置から観察位置に変更される、
ように構成されている、請求項１に記載の顕微鏡。

【請求項3】

ａ）前記光学モジュールは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために並進移動するように構成され、及び／又は
ｂ）前記光学モジュールは、前記光学モジュールの移動により前記対物レンズの回転がもたらされるように構成され、及び／又は
ｃ）前記ハウジングの内部空間は所定の交換区画を含み、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために前記光学モジュールを該所定の交換区画に動かす必要がある、
請求項２に記載の顕微鏡。

【請求項4】

前記交換システムは第１のギア部及び第２のギア部を含む、請求項３に記載の顕微鏡。

【請求項5】

ａ）前記第１のギア部と前記第２のギア部とは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために互いに係合し、及び／又は
ｂ）前記第１のギア部は、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために、前記第２のギア部とフォームフィット接続され、及び／又は
ｃ）前記第１のギア部と前記第２のギア部とは、前記光学モジュールが前記内部空間の交換区画に配置されていない場合互いに係合していない、
請求項４に記載の顕微鏡。

【請求項6】

ａ）前記第１のギア部は前記光学モジュールに固定接続されている、及び／又は
ｂ）前記対物レンズは前記第１のギア部に固定接続され、前記第１のギア部に配置され、及び／又は
ｃ）前記第１のギア部は光学モジュールハウジングに配置されている、
請求項５に記載の顕微鏡。

【請求項7】

ａ）前記第１のギア部は、光学モジュールハウジングに対して回転可能に構成され、前記第１のギア部の回転軸は、前記光学モジュールの移動方向に対して直角又は垂直であり、及び／又は
ｂ）前記第１のギア部は、前記対物レンズの位置を操作位置から保管位置に又はその逆に変更するために回転される、
請求項６に記載の顕微鏡。

【請求項8】

ａ）前記第２のギア部は、前記ハウジングに固定接続され、及び／又は
ｂ）前記第２のギア部は、前記ハウジングのハウジング壁に配置されている、
請求項７に記載の顕微鏡。

【請求項9】

ａ）前記第１のギア部は歯車であり、及び／又は
ｂ）前記第２のギア部はラックである、
請求項７に記載の顕微鏡。

【請求項10】

前記顕微鏡は制御ユニットを含む、請求項９に記載の顕微鏡。

【請求項11】

ａ）前記制御ユニットは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換すべき場合、前記光学モジュールを前記交換区画に動かす及び／又は前記光学モジュールが前記交換区画に配置されるように前記ハウジングを動かし、及び／又は
ｂ）前記制御ユニットは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために、前記光学モジュール及び／又は前記ハウジングを所定の距離動かし、及び／又は、
ｃ）前記制御ユニットは、観察プロセスが終了した後に、前記観察位置にある前記対物レンズを前記保管位置にある所定の対物レンズと交換するために、前記光学モジュールを前記交換区画に動かし、及び／又は、前記ハウジングを前記光学モジュールが前記交換区画に配置されるように動かす、
請求項１０に記載の顕微鏡。

【請求項12】

前記顕微鏡は、前記第１のギア部をその位置に保持するための固定システムを含む、請求項１１に記載の顕微鏡。

【請求項13】

ａ）前記第１のギア部は、前記第１のギア部と前記光学モジュールハウジングのハウス部とのフォームフィット接続によりその位置で保持され、及び／又は
ｂ）前記第１のギア部は、前記第１のギア部と前記光学モジュールとの磁気接続によりその位置で保持される、請求項１２に記載の顕微鏡。

【請求項14】

前記固定システムは、少なくとも１つの係合要素と、空洞を含む少なくとも１つの受容要素とを含み、該係合要素が該受容要素の空洞に配置されている場合、前記第１のギア部はその位置で保持される、請求項１３に記載の顕微鏡。

【請求項15】

ａ）前記係合要素は球状であり、及び／又は
ｂ）前記係合要素は、前記第１のギア部の凹部に配置され、及び／又は
ｃ）前記第１のギア部の凹部にバネが配置され、前記係合要素に作用する、請求項１４に記載の顕微鏡。

【請求項16】

ａ）前記受容要素は、前記光学モジュールハウジングから突出し、及び／又は
ｂ）複数の受容要素が存在し、該複数の受容要素は、前記光学モジュールハウジングの円周方向に沿って互いに離れて配置されている、
請求項１５に記載の顕微鏡。

【請求項17】

ａ）前記顕微鏡は、前記観察位置にある前記対物レンズを検出するための及び／又は前記第１のギア部の位置を検出するための検出装置を含み、及び／又は
ｂ）前記顕微鏡は、前記光学モジュールを第１の方向及び第２の方向に動かす駆動装置を有する、
請求項１６に記載の顕微鏡。

【請求項18】

ａ）前記顕微鏡は、前記対物レンズを、前記第１の方向及び前記第２の方向に対して垂直な第３の方向に動かすためのさらなる駆動装置を含み、
ｂ）前記制御ユニットは、前記光学モジュールが観察位置に配置された後に、前記対物レンズを第３の方向に動かし、及び／又は
ｃ）前記さらなる駆動装置は、前記光学モジュールハウジングのハウス部を前記光学モジュールハウジングの残りのハウジングに対して第３の方向に動かす、
請求項１７に記載の顕微鏡。

【請求項19】

ａ）前記取得システムは画像センサ及び／又は少なくとも１つのフィルタを含み、及び／又は
ｂ）前記照明システムは少なくとも１つの光源及び／又は少なくとも１つのさらなるフィルタを含む、
請求項１８に記載の顕微鏡。

【請求項20】

前記光学モジュールは、出力照明光と、受信検出光とが互いに同軸になるように設計されている、請求項１に記載の顕微鏡。

【請求項21】

前記顕微鏡は倒立顕微鏡である、請求項１に記載の顕微鏡。

【請求項22】

請求項１に記載の顕微鏡の対物レンズを交換する方法であって、前記顕微鏡は、いくつかの対物レンズ、少なくとも１つの生体試料を照射するための照明システム及び／又は少なくとも１つの生体試料からの光を取得するための取得システムを含む光学モジュールを含み、該光学モジュールはハウジングの内部空間に配置され、前記光学モジュールは、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するために、前記ハウジングに対して動かされ、及び／又は、前記ハウジングは、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するために、前記光学モジュールに対して動かされる、方法。

【請求項23】

前記光学モジュールは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために、前記ハウジングの内部空間の交換区画に動かされる、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

交換区画に配置された前記光学モジュールは、前記対物レンズを前記他の対物レンズに交換するために所定の距離動かされる、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

観察プロセスが終了した後に、前記対物レンズを所定の対物レンズに交換するために、前記光学モジュールは前記内部空間の交換区画に動かされ、及び／又は、前記ハウジングは、前記光学モジュールが前記交換区画に配置されるように動かされる、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

生体試料のためのインキュベータにおける請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の顕微鏡の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は顕微鏡に関する。加えて、本発明は、顕微鏡の対物レンズを交換するための方法と、生体試料用インキュベータでの顕微鏡の使用とに関する。

【背景技術】

【0002】

先行技術から、細胞等の生体試料の観察に顕微鏡が用いられることが知られている。この文脈で、ペトリ皿、ボトル等の複数の容器又は他の基板を有する試料キャリアを挿入可能な１つ以上の受容部を有する顕微鏡が知られている。この顕微鏡は、顕微鏡ハウジング内で、軸システムにより２つ又は３つの空間方向に移動可能な光学モジュールを有する。加えて、顕微鏡は光学モジュールにねじ込まれた対物レンズを有する。顕微鏡は細胞培養インキュベータに置くことでき、顕微鏡を用いて細胞の成長を観察できる。そのような顕微鏡は特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０２０／１５７０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既知の顕微鏡は、用途に応じてユーザには異なる倍率が必要になるという欠点を有する。これは、ユーザは、取り付けられた対物レンズを手動で別の対物レンズに交換する必要があることを意味する。これには、ユーザが顕微鏡の内部にアクセスする必要があり、実行中の観察の妨げとなる。加えて、ユーザは、細胞培養インキュベータを長期間開ける必要があり、これは細胞培養に弊害をもたらし得る。

【0005】

したがって、本発明は、対物レンズを容易に変更可能な顕微鏡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】

【0006】

上記の目的は、少なくとも１つの生体試料を受容するための受容部を備えるハウジングと、
いくつかの対物レンズ、少なくとも１つの生体試料を照射するための照明システム及び／又は少なくとも１つの生体試料からの光を取得するための取得システムを含む光学モジュールであって、該光学モジュールは、前記ハウジングの内部空間に配置されている、光学モジュールと、
を含む顕微鏡であって
当該顕微鏡は、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するための交換システムを含み、該交換システムは、前記光学モジュールを前記ハウジングに対して動かすことにより及び／又は前記ハウジングを前記光学モジュールに対して動かすことにより、前記対物レンズを交換するように構成されている、顕微鏡によって達成される。

【0007】

本発明の他の目的は、対物レンズを容易に変更可能な方法を提供することである。

【0008】

上記の目的は、顕微鏡の対物レンズを交換する方法であって、前記顕微鏡は、いくつかの対物レンズ、少なくとも１つの生体試料を照射するための照明システム及び／又は少なくとも１つの生体試料からの光を取得するための取得システムを含む光学モジュールを含み、該光学モジュールはハウジングの内部空間に配置され、前記光学モジュールは、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するために、前記ハウジングに対して動かされ、及び／又は、前記ハウジングは、対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するために、前記光学モジュールに対して動かされる、方法によって達成される。

【0009】

本発明の利点は、ユーザが顕微鏡のハウジングの内部空間にアクセスすることなく、対物レンズを顕微鏡の他の対物レンズのうちの１つに自動的に交換ことができることである。そのため、ユーザは、対物レンズを交換するために、インキュベータの内部空間及び／又は顕微鏡のハウジングの内部空間にアクセスする必要がもはやなくなる。したがって、顕微鏡により観察される生体試料にとって、対物レンズの交換は有害にならない。加えて、進行中の観察が対物レンズの交換によって妨げられることはなく、観察の終了後に対物レンズの交換を自動的に行うことができる。

【0010】

顕微鏡の対物レンズは、それらの特性により互いに異なり得る。とりわけ、対物レンズは、それらの倍率又は他の光学特性の点で互いに異なり得る。

【0011】

光学モジュールは、全体として動かされるコンポーネントユニットとして理解される。これは、光学モジュールが動かされると、光学モジュールの全てのコンポーネントが動かされることを意味する。とりわけ、光学モジュールが動かされると、照明システムのコンポーネントの全て及び／又は取得システムのコンポーネントの全てが動かされる。対物レンズは光学モジュールの一部であるため、光学モジュールが動かされた場合、対物レンズは光学モジュールの他の部分と共に動かされる。

【0012】

生体試料は、液体及び／又は生物学的粒子を有し得る。生物学的粒子は、バクテリア、古細菌、酵母、真菌及びウイルス等の微生物又は細胞、ＤＮＡ、ＲＮＡ若しくはタンパクであり得る。生体試料は、前述の生物学的粒子のうちの１つ又は複数を含み得る。この点に関して、流体は、流体内に配置された細胞の増殖を促進可能な細胞懸濁液であり得る。あるいは、粒子はガラス又はポリマービーズであってもよく、細胞と実質的に同じ体積を有する。

【0013】

受容部は、１つ以上の試料キャリアを受容するように構成できる。とりわけ、受容部はハウジングの貫通孔であってもよい。試料キャリアは基板であり得るか又は少なくとも１つのウェルを含み得る。とりわけ、試料キャリアは、複数のウェルを含むマルチウェルであり得る。２４、４８、９６又はそれ以上のウェルを有するマルチウェルは既に知られており、ハウジングの受容部に配置できる。光学モジュールは、基板上に配置されるか又はウェル内にある生体試料が観察される異なる観察位置に動かすことができる。

【0014】

観察位置は、受容部に配置された生体試料を観察するために対物レンズが用いられる対物レンズの位置である。光学モジュールはいくつかの観察位置に動かすことができる。観察位置の数は、観察すべき生体試料の数に依存する。光学モジュールは、所定の時間観察位置にとどまることができる。

【0015】

対物レンズを交換する場合、観察位置にある対物レンズが顕微鏡の他の対物レンズのうちの１つと交換されることが分かる。これは、対物レンズの交換の後に、他の対物レンズが観察位置に配置されることを意味する。双方の対物レンズは、光学モジュールハウジングに対してそれらの位置を変える。

【0016】

交換システムは、対物レンズを他の対物レンズに交換すること可能にするシステムである。そのような交換システムは、対物レンズを交換するために特定のアクチュエータを必要としないため、受動システムと見なされるという利点がある。そのため、光学モジュールは軽量で構造が簡素である。

【0017】

対物レンズを他の対物レンズのうちの１つに交換するために、ハウジングに対して光学モジュールを動かすことができ、その場合ハウジングは動かない。光学モジュールに対してハウジングを動かすことも可能であり、その場合、光学モジュールは動かない。加えて又は代替的に、光学モジュール及びハウジングの両方を互いに対して動かすことも可能である。

【0018】

一実施形態によれば、対物レンズ／顕微鏡は、交換の間に、対物レンズの位置が観察位置から保管位置に変更され、及び／又は他の対物レンズの位置が保管位置から観察位置に変更されるように構成されている。保存位置は、それぞれの対物レンズが生体試料の観察に用いられない位置である。光学モジュールがハウジングに対して動かされる及び／又はハウジングが光学モジュールに対して動かされた場合、保管位置にある対物レンズを観察位置に動かすことができる。あるいは、光学モジュールがハウジングに対して動かされる、及び／又は、ハウジングが光学モジュールに対して動かされた場合に、観察位置にある対物レンズを保管位置に動かされる。保管位置と観察位置とは互いに離れている。このような構造は、ハウジングの内部空間に既に配置されている対物レンズによって対物レンズの交換を行うことができるようにする。そのため、顕微鏡のハウジング内に配置されていないが、顕微鏡の外に配置された対物レンズ保存場所にある対物レンズに対物レンズを交換するのに、ユーザはハウジングの内部空間にアクセスする必要がない。

【0019】

光学モジュールは、対物レンズを他の対物レンズに交換するために並進移動するように構成できる。とりわけ、光学モジュールは、対物レンズを交換するために、ただ１つの方向に沿って動かされる。光学モジュールは、光学モジュールが動かされることにより、対物レンズが回転されるように構成できる。対物レンズが回転する回転軸は、対物レンズの位置を変更するために、光学モジュールが動かされる方向に対して直角又は垂直であり得る。対物レンズは、対物レンズの長さ軸が回転軸に対して半径方向に配置されるように配置できる。そのため、交換システムは、簡素な方法で光学モジュールの並進運動が対物レンズの回転をもたらすことができるように構成される。これは、光学モジュールは、対物レンズを他の対物レンズに交換するために対物レンズが並進及び回転されるように構成されている。

【0020】

ハウジングの内部空間は交換区画を含み、対物レンズを他の対物レンズに交換するために光学モジュールを交換区画に動かさなればならない。これは、交換区画の外での光学モジュール移動によっては、対物レンズの回転及び／又は対物レンズの位置の変更がもたらされないことを意味する。そのため、対物レンズの交換は、内部空間の特定の区画、つまり交換区画のみで起こることが保証される。

【0021】

一実施形態によれば、交換システムは第１のギア部及び第２のギア部を含むことができる。交換システムは、第１のギア部と第２のギア部とが、対物レンズを他の対物レンズに交換するために互いに係合するように構成できる。そのため、光学モジュールが内部空間の交換区画にある場合、第１のギア部と第２のギア部とは互いに係合する。とりわけ、第１のギア部は、対物レンズの位置を変更するために、第２のギア部とフォームフィット接続することができる。しかしながら、第１のギア部と第２のギア部とは、光学モジュールが内部空間の交換区画に配置されていない場合互いに係合していないように交換システムが構成されている。そのため、対物レンズの交換は、内部空間の特定の区画、つまり交換区画のみで起こることを容易な方法で保証できる。

【0022】

第１のギア部は光学モジュールと固定接続できる。これは、光学モジュールが動かされると、第１のギア部が光学モジュールと共に移動することを意味する。しかしながら、第１のギア部を光学モジュールに対して動かすことができる。とりわけ、第１のギア部を光学モジュールハウジングに対して回転させることができる。第１のギア部は、光学モジュールハウジングに接続でき及び／又は光学モジュールハウジングに配置できる。交換区画に配置された光学モジュールを動かすことにより、第１のギア部が回転させるため、対物レンズの位置が操作位置から保管位置に、又は反対に変更される。対物レンズの位置を保管位置から別の保管位置に変更することもできる。

【0023】

対物レンズは第１のギア部に固定接続できる。これは、第１のギア部が回転した場合に、対物レンズが回転するように、第１のギア部に対して対物レンズが移動、とりわけ、回転しないことを意味する。対物レンズは、取り外し可能に第１のギア部に接続できる。そのため、ユーザは、生体試料の観察プロセスに必要な対物レンズを第１のギア部に取り付けることができる。

【0024】

第２のギア部はハウジングに固定接続できる。そのため、第２のギア部はハウジング及び／又は第１のギア部に対して動かすことができず、静止するように設計されている。とりわけ、第２のギア部はハウジングのハウジング壁に配置されている。

【0025】

第１のギア部は歯車であり得る。第２のギア部はラックであり得る。そのため、簡素な変更システムを提供できる。とりわけ、交換システムは２つのギア部品しか含んでいないため、簡素な構造を有する。交換システムは、対物レンズを他の対物レンズに交換するために光学モジュールを動かすために既に提供されている駆動装置を用いるように構成されている。そのため、対物レンズを他の対物レンズに交換するための特定の駆動装置を設ける必要がない。

【0026】

一実施形態によれば、顕微鏡は制御ユニットを含み得る。制御ユニットは、対物レンズの位置を変更すべき場合、すなわち対物レンズを他の対物レンズに交換すべき場合に、光学モジュールを交換区画に動かすことができる。それに加えて又は代替的に、制御ユニットは、対物レンズの位置を変更すべき場合に、光学モジュールが交換区画に配置されるようにハウジングを動かすことができる。加えて、制御ユニットは、対物レンズを他の対物レンズに交換するために、光学モジュールを所定の距離動かすことができる。光学モジュールを所定の距離動かすことにより、第１のギア部が所定の角度回転される。所定の角度は、第１のギア部が回転された後に、保管位置に配置されている対物レンズが観察位置に配置できるように選択される。

【0027】

制御ユニットは、観察プロセスが終了した後に、観察位置にある対物レンズを、保存位置にある所定の対物レンズに変更するために光学モジュールを交換区画に動かす。加えて又は代替的に、制御ユニットは、観察プロセスが終了した後に、観察位置にある対物レンズを、保存位置にある所定の対物レンズに変更するためにハウジングを交換区画に動かす。そのため、観察プロセスが終了した後に所定の対物レンズを保管位置に配置することが確実になる。したがって、観察プロセスを常に同じ対物レンズで始めることができ及び／又は観察位置にある対物レンズが観察プロセスの開始時に常に分かる。

【0028】

一実施形態によれば、顕微鏡は、第１のギア部をその位置に保持するための固定システムを含むことができる。生体試料を観察するためには、対物レンズが観察位置に配置されたに後、対物レンズが動かないこと、とりわけ、回転しないことが必要である。これは、後述するように、固定システムにより容易な方法で保証される。

【0029】

固定システムは、第１のギア部と光学モジュールハウジングとがフォームフィット接続されることにより、第１のギア部がその位置に保持されるように構成できる。あるいは又はそれに加えて、第１のギア部と光学モジュールとの磁気接続により第１のギア部をその位置に保持できる。最後に、第１のギア部と光学モジュールハウジングとの接続が実現され、係る接続により第１のギア部の移動が防止される。

【0030】

固定システムは、少なくとも１つの係合要素と、空洞を含む少なくとも１つの受容要素とを含み、該係合要素が該受容要素の空洞に配置されている場合、第１のギア部はその位置で保持される

【0031】

固定システムは複数の係合要素を含むことができる。複数の受容要素は、第１のギア部の円周方向に沿って互いに離れて配置されている。係合要素は球状を有し得る。とりわけ、係合要素はボールとして設計できる。第１のギア部は凹部を含むことができる。係合要素は凹部に配置できる。加えて、凹部にバネを配置できる。バネは係合要素に作用することができる。とりわけ、バネは、光学モジュールハウジングに向けられる力を係合要素に力を与えることができる。係合要素の数は、対物レンズの数に対応し得る。

【0032】

受容要素は、光学モジュールハウジングから突出し得る。とりわけ、受容要素は、光学モジュールハウジングから第１のギア部に向かう方向に突出できる。固定システムは複数の受容要素を含み得る。とりわけ、受容要素の数は対物レンズの数に対応し得る。受容要素は、光学モジュールハウジングの円周方向に沿って互いに離れて配置され得る。上述の構造を有する固定システムは、どの対物レンズが観察位置に配置されているかにかかわらず、対物レンズの位置を独立して維持することが可能になるという利点を有する。

【0033】

顕微鏡は、観察位置にある対物レンズを検出するための及び／又は第１のギア部の位置を検出するための検出装置を含み得る。第１のギア部の位置を検出することで、どの対物レンズが観察位置に配置されているかを間接的に判断できる。

【0034】

顕微鏡は、光学モジュールを第１の方向及び第２の方向に動かす駆動装置を有し得る。
駆動装置は制御ユニットに電気的に接続できる。第１の方向及び第２の方向は互いに垂直であり、平面を形成する。平面は、生体試料に対して第１の次元及び第２の次元に垂直な第３の次元で一定の距離を有し得る。これは、光学モジュールが１次元及び／又は２次元に沿って動かされても、第３の次元に沿った光学モジュールと生体試料との距離は変化しないことを意味する。光学モジュールは、対物レンズの位置を観察位置から保管位置に又はその反対に変更するために第１の次元及び／又は第２の次元に沿って動かすことができる。第１の方向及び／又は第２の方向に沿って光学モジュールを動かし、ガイドするための軸システムが提供される。

【0035】

顕微鏡は、対物レンズを、第３の方向に動かすためのさらなる駆動装置を含み得る。とりわけ、さらなる駆動装置は第１のギア部を動かし、ひいては全ての対物レンズを第３の次元に同時に動かすことができる。光学モジュールハウジングは光学モジュールハウジングのハウス部を有することができ、光学モジュールハウジングのハウス部は、光学モジュールの残りのハウジングに対して移動可能である。さらなる駆動装置はハウス部と連結でき、それを第３の方向に沿って動かすことができる。第１のギア部はハウス部に接続できる。とりわけ、第１のギア部はハウス部に配置できる。制御ユニットは、光学モジュールが観察位置に配置された後に、対物レンズを第３の方向に動かすことができる。

【0036】

取得システムは画像センサを含み得る。画像センサは３つの蛍光チャネルを有し得る。加えて、取得システムはフィルタ、とりわけ、エミッションフィルタを含む。また、取得システムは、生体試料から放出される検出光を方向付けるためのチューブレンズ及びステアリングレンズを含み得る。照明システムは１つ以上の光源を有し得る。例えば、照明システムは、青、緑及び赤の照明光を提供するための３つの光源を有し得る。顕微鏡は、生体試料に伝わる励起光を光源が提供する蛍光顕微鏡であり得る。また、照明システムは、１つ以上のコリメータレンズと、１つ以上のさらなるフィルタ、とりわけ、励起フィルタとを含み得る。とりわけ、照明システムは、光源毎に１つのコリメータレンズ及び１つの励起フィルタを有し得る。取得システム及び照明システムのコンポーネントは、光学モジュールハウジング内に又は上に配置できる。そのため、コンパクトな光学モジュールが実現される。

【0037】

顕微鏡は倒立顕微鏡であり得る。さらに、光学モジュールは、出力照明光、とりわけ、励起光と、対物レンズによって受光される検出光とが互いに同軸になるように設計され得る。とりわけ、観察位置にある対物レンズ内で光は互いに同軸になり得る。生体試料が照明光に晒された後に、検出光が生体試料から放射される。照明光は、照明システムの少なくとも１つの光源によって生成される。

【0038】

生体試料のためのインキュベータでの本発明に係る顕微鏡の使用はとりわけ有利である。インキュベータは、様々な発展及び成長プロセスのための制御された屋外条件を作り出すために用いられる装置である。そのため、インキュベータにより温度及び湿度を制御できる。

【0039】

図では、本発明の主題が概略的に示されており、同一又は同様に動作する要素の大部分には同じ参照符号が付されている。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡の斜視図である。

【図2】図２は、ハウジングの上部がない状態の図１の顕微鏡であり、光学モジュールが交換区画の外に配置されている。

【図3】図３は、交換区画の外側に配置された光学モジュールの上面図である。

【図4】図４は、交換区画に配置された光学モジュールの斜視図である。

【図5】図５は、交換区画に配置された光学モジュールの上面図である。

【図6】図６は、交換区画にあり、所定の距離に沿って動かされた光学モジュールの上面図である。

【図7】図７は、図１に示す顕微鏡の概略図である。

【図8】図８は、光学モジュールの斜視断面図である。

【図9】図９は、ハウス部が持ち上げられた状態の光学モジュールの斜視断面図である。

【図10】図１０は、対物レンズ及び第１のギア部の斜視図である。

【図11】図１１は、光学モジュールのハウジングの斜視図である。

【図12】図１２は、図１１に示す光学モジュールのハウジングの一部の拡大図である。

【図13】図１３は、対物レンズの位置が固定システムによって固定されている断面図である。

【図14】図１４は、対物レンズの位置が固定システムによって固定されていない断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１に示す顕微鏡１は、受容部３を有するハウジング２を含む。受容部３は、図示しない生体試料キャリアを受容するために用いられる。とりわけ、受容部３は６つの生体試料キャリアを受容するように適合されている。加えて、顕微鏡１は、ハウジング２の内部空間８内に配置された光学モジュール４を含む。

【0042】

図２は、ハウジングの上部がない状態の図１に示す顕微鏡の斜視図を示す。図２から明らかなように、光学モジュール４はいくつかの対物レンズ５ａ、５ｂ、５ｃ、すなわち第１の対物レンズ５ａ、第２の対物レンズ５ｂ及び第３の対物レンズ５ｃを含む。第１の対物レンズ５ａは観察位置に配置されている。残りの対物レンズ５ｂ、５ｃは保管位置にそれぞれ配置されている。光学モジュール４は、少なくとも１つの生体システムを照射するための照明システム６と、少なくとも１つの生体試料から出る光を取得するための取得システム７とを含む。両方のシステムは光学モジュールハウジング１３に配置され、図７～図９に示す。

【0043】

光学モジュール４は、ハウジング２に対して可動である。とりわけ、光学モジュール４は２つの方向ｘ、ｙに移動可能である。光学モジュール４を方向ｘ、ｙのうちの少なくとも１つに沿って動かすことにより、光学モジュール４の全てのコンポーネントが動かされる。しかしながら、光学モジュール４は第３の方向ｚに移動するようには構成されていない。方向とは、軸がｘ、ｙ、ｚ方向に延びるデカルト座標系のことをいう。

【0044】

顕微鏡１は、ハウジング２に対して光学モジュール４を動かすことにより、第１の対物レンズ５ａを２つの他の対物レンズ５ｂ、５ｃのうちの１つに交換するように構成された交換システム９を含む。図２では、光学モジュール４は内部空間８の交換区画１２の外に配置されている。つまり、その位置では、観察位置にある第１の対物レンズ５ａを、他の対物レンズ５ｂ、５ｃのうちの１つと交換できない。

【0045】

交換システム９は、第１のギア部１０及び第２のギア部１１を含む。第１のギア部１０は歯車であり、第２のギア部１１はラックである。対物レンズ５ａ、５ｂ、５ｃは第１のギア部１０に固定接続されている。第１のギア部１０は、光学モジュール４を動かされた場合に、第１のギア部１０が光学モジュール４と共に動くように、光学モジュールハウジング１３に接続されている。加えて、第１のギア部１０は、以下で説明するように光学モジュールハウジング１３に対して回転できる。ラック１１はハウジング壁１４上に配置され、寸法ｙに沿って延びる。

【0046】

図３は交換区画１２の外に配置された光学モジュール４の上面図を示す。図３から明らかなように、第１のギア部１０は第２のギア部１１と係合していない。これは、歯車の歯とラックの歯が係合していないことを意味する。

【0047】

図４及び図５は、内部空間８の交換区画１２に光学モジュール４が配置されている光学モジュール４の状態を示す。図４は、交換区画１２に配置された光学モジュールの斜視図を示し、図５は交換区画１２に配置された光学モジュール４の上面図を示す。この配置では、第１のギア部１０は第２のギア部１１と係合している。とりわけ、特定の歯がラック１１の歯の一部と係合している。第１の対物レンズ５ａを第２の対物レンズ５ｂに交換するために、光学モジュール４は方向ｙに沿って所定の距離動かされる。

【0048】

図６は、方向ｙに沿って動かされた後の光学モジュール４の状態を示す。とりわけ、図６は交換区画１２にあり、図５に示す位置から所定の距離動かされた光学モジュール４の上面図を示す。光学モジュール４を方向ｙに沿って動かされた場合、第１のギア部１０は、第１のギア部１０と第２のギア部１１との係合により、図４に示す回転軸Ｒに沿って回転する。第１のギア部１０の回転により、第１の対物レンズ５ａは観察位置から保管位置に動かされる。第３の対物レンズ５ｃは保管位置から観察位置に動かされる。第２の対物レンズ５ｂは、保管位置から別の保管位置に動かされている。光学モジュール４の移動の最後に、第１の対物レンズ５ａが第３の対物レンズ５ｃと交換される。

【0049】

図５及び図６は、光学モジュール４の動きをガイドする軸も示す。軸は、光学モジュール４がｘ及びｙ方向に延びる平面に沿って移動できるように配置されている。

【0050】

図７は、図１に示す顕微鏡の概略図を示す。とりわけ、図７は受容部３に配置される資料キャリアを示す。試料キャリアは基板であり、図７に概略的に示す生体試料２７を保持する。照明システム６及び取得システム７は、ハウジング１３内に配置されている。

【0051】

この場合、照明システム６は２つの光源３０を有する。しかしながら、光源の数は２つの光源３０に限定されていない。２つの光源３０のそれぞれの下流には、コリメータレンズ等の平行光学系３１がある。加えて、平行光学系３１のそれぞれの前には、さらなるフィルタ２６がある。さらなるフィルタはそれぞれ励起フィルタである。２つの照明光ビームは、ビーム収束光学系３２で組み合わされて照明光３３を形成する。照明光３３は、鏡等の偏向装置３３によって９０°偏向される。照明光２５は、光学モジュール４及び対物レンズから出て、生体試料２７を露出する。

【0052】

取得システム７は、取得光を受光する画像センサ２３を有する。取得光は、照明光３３を照射した後に生体試料２７から放出された光に相当する。画像センサ２３の前には、チューブレンズ３４、ステアリング光学系３５、フィルタ２４、特に発光フィルタがある。

【0053】

光学モジュール４はミラー３６も含む。ミラー３６は、対物レンズを介して受光した取得光３７を画像センサ２３に向けるように構成されている。

【0054】

顕微鏡１は、方向ｘ、ｙに沿って光学モジュール４を駆動するために用いられる駆動装置２１を含む。２つの方向ｘ、方向ｘ及びｙに延び且つ生体試料２７を含む別の平面に方向ｚにおいて一定距離を有る平面を定義する。これは、光学モジュール４が方向ｘ、ｙに沿って動かされても、方向ｚにおける対物レンズ５ａ、５ｂ、５ｃ間の距離は変化しないことを意味する。加えて、顕微鏡１は制御ユニット１５を含む。制御ユニット１５は光学モジュール４の動きを制御するために用いられる。さらに、制御ユニット１５は観察プロセスを制御する。

【0055】

図８は、方向ｚに対物レンズが動かされない状態の光学モジュール４の斜視図を示す。光学モジュール４はさらなる駆動装置２２を含む。さらなる駆動装置２２は、光学モジュールハウジング１３のハウス部２８に連結されている。第１のギア部１０はハウス部２８に接続されている。さらなる駆動装置２２は、方向ｚに沿ってハウス部２８を動かすように構成されている。図９は、駆動装置２２によってハウス部２８が持ち上げられた状態の光学モジュール４の斜視図を示す。図９から明らかなように、ハウス部２８は残りの光学モジュールハウジングから持ち上げられている。

【0056】

図１０は、対物レンズ及び第１のギア部１０を下から見た斜視図を示し、図１１は光学モジュールハウジング１３の斜視図を示す。図１２は、図１１に示す光学モジュールハウジング１３の増加部分を示す。全ての図は固定システム１６の一部を示す。固定システム１６は、係合要素１７及び受容要素１８を含む。係合要素１７は、第１のギア部１０の下側から光学モジュールハウジング１３の方に突出する。第１のギア部１０の下側は、光学モジュールハウジング１３に面する。係合要素１７はボールとして設計されている。固定システム１６は、第１のギア部１０の円周方向に沿って互いに間隔を置いて配置された３つの係合要素１７を含む。

【0057】

受容要素１８は、光学モジュールハウジング１３から第１のギア部１０の方向に突出している。受容要素１８は、係合要素１７を受容するための空洞１９を含む。固定システムは、光学モジュールハウジング１３の円周方向に沿って互いに間隔を置いて配置された３つの受容要素１８を含む。

【0058】

図１２から、ベアリング２９が光学モジュールハウジング１３に配置されていることが分かる。ベアリング２９は、第１のギア部１０が光学モジュールハウジング１３に対して、とりわけハウス部２８に対して回転できるようにする。

【0059】

図１３は、固定システム１６によって対物レンズの位置が固定された断面図を示す。この場合、係合要素１７は受容要素１８の空洞１９に配置されている。係合要素１７は、第１のギア部１０の凹部２０に部分的に配置されている。バネも凹部２０内に配置されている。バネは、空洞１９内に押し込まれるように、係合要素１７に作用する。図１４は、固定システムによって対物レンズの位置が固定されていない断面図を示す。この場合、係合要素１７は空洞１９内に配置されない。

【符号の説明】

【0060】

１ 顕微鏡
２ ハウジング
３ 受容部
４ 光学モジュール
５ａ 第１の対物レンズ
５ｂ 第２の対物レンズ
５ｃ 第３の対物レンズ
６ 照明システム
７ 取得システム
８ 内部空間
９ 交換システム
１０ 第１のギア部
１１ 第２のギア部
１２ 交換区画
１３ 光学モジュールハウジング
１４ ハウジング壁
１５ 制御ユニット
１６ 固定システム
１７ 係合要素
１８ 受容要素
１９ 空洞
２０ 凹部
２１ 駆動装置
２２ さらなる駆動装置
２３ 画像センサ
２４ フィルタ
２５ 照明光
２６ さらなるフィルタ
２７ 生体試料
２８ ハウス部
２９ ベアリング
３０ 光源
３１ 平行光学系
３２ 収束光学系
３３ 偏向装置
３４ チューブレンズ
３５ ステアリング光学系
３６ ミラー
３７ 取得光
Ｒ 回転軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】