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走査型プローブ顕微鏡及びその制御方法 新技術説明会

国内特許コード P170014396
整理番号 P16-016
掲載日 2017年7月12日
出願番号 特願2016-188803
公開番号 特開2018-054385
出願日 平成28年9月27日(2016.9.27)
公開日 平成30年4月5日(2018.4.5)
発明者
  • ▲高▼橋 康史
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 走査型プローブ顕微鏡及びその制御方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】連続撮影モードにおいて、従来よりも短い測定時間で画像化を繰り返すことが可能な走査型プローブ顕微鏡を提供する。
【解決手段】走査型プローブ顕微鏡10は、プローブ11と、XYスキャナ12と、Zスキャナ13と、XYスキャナ12及びZスキャナ13を制御することによって試料22の表面における立体形状を画像化する制御部19とを備える。制御部19は、画像化を繰り返す連続撮影モードにおいて、過去の画像化で得られた画像に基づいて、次の画像化のためのプローブ11の走査及びプローブ11のZ軸方向の駆動の少なくとも一方に関する走査条件を決定し、決定した走査条件に従ってXYスキャナ12及びZスキャナ13を制御することで次の画像化を行うことを繰り返す。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


走査型プローブ顕微鏡は、鋭い探針(プローブ)を使用し、探針を試料に近接させた際に両者の相互作用で生じる物理情報や化学的性質を信号として取得し、その信号を制御しながら探針で試料表面を走査することで、試料表面の立体形状を画像化する装置である。



近年、走査型プローブ顕微鏡の中でも、生細胞等を含む生物試料の観察を可能にした走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(Scanning Ion-Conductance Microscope, SICM、以下、「SICM」ともいう)が着目されている。SICMは、ナノピペットと呼ばれるガラス細管を探針として利用し、電解質液が満たされたナノピペット内の電極と試料を浸した電解質液中の電極との間に生じるイオン電流の変化を利用して試料表面の立体形状を画像化するもので、柔らかい生物試料の液中観察が可能である。特に、ナノピペットを上下に大きく振りながら走査を行うホッピンングモードによって、神経細胞等の複雑な形状の試料について、非常に鮮明な画像化が可能になっている(例えば、非特許文献1参照)。

産業上の利用分野


本発明は、走査型プローブ顕微鏡及び走査型プローブ顕微鏡の制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
プローブと、
試料に対して相対的に前記プローブを2次元的に走査するXYスキャナと、
前記XYスキャナによる走査面と直交するZ軸方向に前記プローブを駆動するZスキャナと、
前記XYスキャナ及び前記Zスキャナを制御することによって前記試料の表面における立体形状を画像化する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記画像化を繰り返す連続撮影モードにおいて、過去の画像化で得られた画像に基づいて、次の画像化のための前記プローブの走査及び前記プローブのZ軸方向の駆動の少なくとも一方に関する走査条件を決定し、決定した走査条件に従って前記XYスキャナ及び前記Zスキャナを制御することで次の画像化を行うことを繰り返す
走査型プローブ顕微鏡。

【請求項2】
前記制御部は、過去の画像化で得られた画像において前記試料が存在する領域である試料領域を特定し、特定した試料領域に基づいて、次の画像化において前記プローブが走査すべき領域である測定領域を決定し、決定した測定領域にだけ前記プローブが走査するように、前記XYスキャナを制御する
請求項1記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項3】
前記制御部は、過去の画像化で得られた画像の試料領域に対して所定幅だけ広げた領域を、前記測定領域として決定する
請求項2記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項4】
前記制御部は、過去の少なくとも2回の画像化で得られた少なくとも2枚の画像を用いて、前記測定領域を決定する
請求項2記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項5】
前記制御部は、前記2枚の画像のうちの古い画像の試料領域に対して第1幅だけ広げた領域に前記2枚の画像のうちの新しい画像の試料領域が収まるか否かを判断し、収まらない場合に、前記古い画像の試料領域に対して前記第1幅よりも大きな第2幅だけ広げた領域を前記測定領域として決定する
請求項4記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項6】
前記制御部は、過去の画像化で得られた画像において前記試料が存在する領域である試料領域を特定し、特定した試料領域に基づいて、次の画像化において前記プローブのZ軸方向の駆動における振幅であるホッピング量を決定し、決定したホッピング量で前記プローブがZ軸方向に駆動されるように、前記Zスキャナを制御する
請求項1~5のいずれか1項に記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項7】
前記制御部は、前記画像における前記試料領域と前記試料領域以外の領域との境界を含む領域において、前記境界を含まない領域よりも、前記ホッピング量が大きくなるように、前記ホッピング量を決定する
請求項6記載の走査型プローブ顕微鏡。

【請求項8】
走査型プローブ顕微鏡における制御方法であって、
前記走査型プローブ顕微鏡は、
プローブと、
試料に対して相対的に前記プローブを2次元的に走査するXYスキャナと、
前記XYスキャナによる走査面と直交するZ軸方向に前記プローブを駆動するZスキャナとを備え、
前記制御方法は、
前記XYスキャナ及び前記Zスキャナを制御することによって前記試料の表面における立体形状を画像化する制御ステップを含み、
前記制御ステップでは、
前記画像化を繰り返す連続撮影モードにおいて、過去の画像化で得られた画像に基づいて、次の画像化のための前記プローブの走査及び前記プローブのZ軸方向の駆動の少なくとも一方に関する走査条件を決定し、決定した走査条件に従って前記XYスキャナ及び前記Zスキャナを制御することで次の画像化を行うことを繰り返す
走査型プローブ顕微鏡の制御方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2016188803thum.jpg
出願権利状態 公開
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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