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光学顕微鏡 新技術説明会

国内特許コード P100000079
整理番号 ShIP-7102C-AW01
掲載日 2008年6月6日
出願番号 特願2010-515898
登録番号 特許第5317133号
出願日 平成21年6月3日(2009.6.3)
登録日 平成25年7月19日(2013.7.19)
国際出願番号 JP2009060190
国際公開番号 WO2009148094
国際出願日 平成21年6月3日(2009.6.3)
国際公開日 平成21年12月10日(2009.12.10)
優先権データ
  • 特願2008-146335 (2008.6.3) JP
発明者
  • 川田 善正
  • 宮川 厚夫
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 光学顕微鏡 新技術説明会
発明の概要

光学顕微鏡は、試料(30)を光学的に測定する光学顕微鏡であって、少なくとも一部に蛍光物質を含み、試料(30)が載置される蛍光薄膜(13)と、電子ビームを発生する電子源(11)と、蛍光薄膜(13)から可視光波長未満の波長の微小光源が励起されるように電子源(11)で発生された電子ビームを絞って蛍光部材に照射すると共に、絞られた電子ビームを走査する電子レンズ(12)と、微小光源で発生され試料(30)に作用した測定光を検出する光検出器(22)と、を備えている。

従来技術、競合技術の概要


光学顕微鏡は、生きた生物試料をそのまま観察できるため、生命現象の解明において、非常に有効なツールとして用いられている。様々な機能を有する蛍光プローブが開発され、位相差光学系、共焦点光学系、全反射蛍光観察法など様々な光学系が利用されることによって、細胞機能の解明、単一分子の観察などが実現されてきた。光を用いた生体試料の観察については、これまでの長い歴史によって、多くの実績と技術の蓄積がある。



生命現象の解明におけるターゲットの一つとして、細胞やたんぱく質など最小構成要素一つの機能解明ではなく、複数の構成要素における相互作用、情報伝達のメカニズム、エネルギー伝達のメカニズム、細胞内の情報分子のダイナミクスなどを明らかにすることが期待されている。生体の器官、臓器などの働きは、生体の最小構成要素である細胞間の相互作用によって決定されるものである。したがって、器官・臓器の詳細なメカニズムの解明には、細胞間の相互作用を明らかにすることが必要である。また、実時間観察を行うことによって複数の生体分子のダイナミクスを理解することが必要である。



一方、光学顕微鏡の空間分解能は、光の波としての性質により制限され、たかだかサブミクロン程度の分解能しか実現できない。したがって、複数の分子間または微小器官の間における相互作用、情報の伝達機構を解明には、より高い空間分解能を有する光学顕微鏡を開発することが必要である。



光の回折限界を超えた微小領域を光学的に観察する顕微鏡として、近接場(ニアフィールド)顕微鏡が知られている。図1に、近接場(ニアフィールド)顕微鏡の原理図を示す。図のように、金属で遮蔽されたプローブの先端部にレーザー光が導入される。プローブの先端部には数nm~数10nmの開口部が形成されている。前記開口部は光の波長に比べて非常に小さいので、プローブ先端部に導入されたレーザー光は前記開口部を通過できない。しかし、いわゆる近接場(ニアフィールド)効果によりレーザー光の一部が開口部から外部にしみ出す(エバネッセント波)。このプローブ先端からしみ出した近接場光と測定対象物との相互作用が観察される。



このように近接場(ニアフィールド)顕微鏡を用いれば、光の波長未満の微小領域の観察ができる。しかしながら、近接場(ニアフィールド)顕微鏡では、プローブの先端を測定対象物に近接させて観察する必要があり、図2のようにプローブを走査して測定対象物を観察するので、2次元の像を観察するのに非常に時間が掛かる。生体のダイナミクスを観察するためには実時間観察が必要であるが、従来型の近接場(ニアフィールド)顕微鏡では実時間観察は不可能である。



本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献1及び2が挙げられる。特許文献1には、近接場光を用いた近接場(ニアフィールド)顕微鏡において、複数のナノスケールの孔から光を照射して、近接場を生成する技術が記載されている。また、光を電子ビームにより励起することが示唆されている。



特許文献2には、生体試料に光を照射して、発生した近接場光を光電変換膜により電子線に変換し、電子線を検出する近接場顕微鏡が記載されている。

【特許文献1】特表2003-524779号公報

【特許文献2】特開2006-308475号公報

産業上の利用分野


本発明は、光学顕微鏡に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定対象物を光学的に測定する光学顕微鏡であって、
少なくとも一部に蛍光物質を含み、前記測定対象物が載置される蛍光部材と、
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、
前記蛍光部材から可視光波長未満の波長の微小光源が励起されるように前記電子ビーム発生手段で発生された電子ビームを絞って前記蛍光部材に照射すると共に、前記絞られた電子ビームを走査する電子ビーム制御手段と、
前記微小光源で発生され前記測定対象物に作用した測定光を検出する光検出手段と、
を備えた光学顕微鏡。
【請求項2】
前記電子ビーム発生手段と前記電子ビーム制御手段とが真空部に配置された真空容器を更に備え、
前記蛍光部材は、前記真空容器の隔壁に形成された貫通孔の部分に配置されて、前記隔壁の一部となり、
前記微小光源は、前記貫通孔を通過する前記電子ビームにより励起される
請求項1記載の光学顕微鏡。
【請求項3】
前記貫通孔は複数個である
請求項1記載の光学顕微鏡。
【請求項4】
測定対象物を光学的に測定する光学顕微鏡であって、
少なくとも一部に蛍光物質を含み、前記測定対象物が載置される蛍光部材と、
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、
前記電子ビーム発生手段で発生した電子ビームを制御して前記蛍光部材内に照射し、前記蛍光部材内に可視光波長未満の大きさの微小光源を励起させる電子ビーム制御手段と、
前記微小光源で発生され前記測定対象物に作用した測定光を検出する光検出手段と、
を備えた光学顕微鏡。
産業区分
  • 試験、検査
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010515898thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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