JP2001108600A - 近接場光顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 分子単位で特定の生体分子のみを発光させる
ことにより、生体分子の個々の具体的な位置関係を判別
することができる方法及び近接場光顕微鏡を提供する。 【解決手段】 近接場光伝播性の微小な棒体を用いて近
接場光を集光し照射させるための集光体として機能さ
せ、蛍光分子を発光させるための誘起体として機能させ
た上で、棒体と試料とを近接させることとしている。レ
ーザー光源１，２から発せられたレーザー光３が偏光板
４を介してプリズム１０に投射され、入射したレーザー
光は当該プリズム１０の下面で全反射させられる。境界
面１１の外側の近傍には、近接場光が発生し、発生した
近接場光を集光部３０によって集光し、集光部の先端３
１から載置台５０上に載置された試料に向けて照射す
る。照射された近接場光によって発光する蛍光分子の蛍
光を受光部４０によって受光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光を利用す
ることによって光の波長よりも小さな物体の観測を行う
ことができる近接場光顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の波長以下のサイズの物体の観察を行
うために（特に生体分子を生きたまま観察するために）
近接場光顕微鏡が用いられているが、生体分子のミクロ
レベルでの機能を解明するために、さらなる高解像度が
要求されている。

【０００３】ここで、図１に記載された従来技術は、プ
ローブの先端の開口から光を出して試料に照射するもの
であり、この従来技術によれば、近接場光を照射する範
囲を狭めるためにはプローブの先端を細くする必要があ
る。ところが、プローブの先端を細めるべく、当該プロ
ーブの先端を研磨できるのはせいぜい２０ｎｍ程度であ
るため、これよりも小さい物質を観察することはできな
いという問題がある。

【０００４】また、図２の従来技術は、試料に蛍光分子
を結合させ、これを近接場光の照射によって励起させ
て、当該蛍光分子が発する光を観察するものであるが、
近接場光の照射範囲が広いことから、照射範囲に含まれ
る複数の蛍光分子が同時に発光してしまうこととなり、
目的とする特定種類の分子のみを判別した上でこれを観
察することは困難であるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、２つの生体分
子を２つのものとして判別する分解能は、上記いずれの
従来技術においても不十分であり、上記従来技術によっ
て分子の位置を特定することは困難である。

【０００６】さらに、近接場光は、自らの波長程度の厚
さまでしか到達できない特質を有することから、数ｎｍ
の光を照射するためには、境界面と試料との距離を数ｎ
ｍに近接させるという超微細な制御が必要になるが、図
３に示されるように、近接場光発生部の境界面と試料の
載置された面とを数ｎｍオーダの平面度に形成すること
は困難であることにより、近接場光発生部の境界面と載
置面の凹凸部の位相のずれが障害となって近接場光が到
達可能な距離（近接場光の波長あるいは近接場光の場の
厚さ）に近接場光発生部を接近させることができず、凹
凸部の高さよりも外径の小さい分子を発光させて、これ
を特定することが困難であるという問題がある。

【０００７】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、分子単位で特定の分子を発
光させ、これを特定することができる方法及び近接場光
顕微鏡を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る方法及び近接場光顕微鏡にお
いては、近接場光伝播性の微小な棒体を用いることによ
り、この棒体を、近接場光を集光させるための集光体と
することと、あるいは、蛍光分子を発光させるための誘
起体とすることを特徴とする。

【０００９】また、本発明によれば、伝播光１→近接場
光→伝播光２の変化（表１）において、伝播光１の波長
を変化させることにより伝播光２の波長を変化させるこ
とができるという現象、即ち、近接場光を介して波長を
変化させることができるという現象を利用して、検出対
象となる分子の種類まで特定することができる。

【００１０】そして、本発明によれば、照射する光の偏
光の向きを変える事により、試料（特に生体分子）の姿
勢を判別することができる。

【００１１】

【表１】

【００１２】より具体的には、本発明は、以下のような
ものを提供する。

【００１３】（１） 微小棒体と試料との少なくともい
ずれか一方を近接場光の場の中に位置するように設け、
当該微小棒体と試料とを近接させることにより、当該微
小棒体が近接した特定の試料を発光させ、この発光を検
出することにより当該特定の試料の検出を行う方法。

【００１４】（２） 微小棒体と試料との少なくともい
ずれか一方を近接場光の場の中に位置するように設け、
当該微小棒体と試料とを近接させることにより、当該微
小棒体が近接した微小棒体の先端の外径の大きさに対応
した領域の試料を発光させ、この発光を検出することに
より当該微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領域
の試料の検出を行う方法。

【００１５】（３） 近接場光発生部に生じた近接場光
を、微小棒体によって集光して近接場光の場の強さを集
中させ、これを棒体の先端から照射させることにより、
近接場光発生部から所定の距離をおいた試料に近接場光
を照射する方法。

【００１６】（４） 近接場光発生部に生じた近接場光
を、微小棒体によって集光して近接場光の場の強さを集
中させ、これを棒体の先端から照射させることにより、
近接場光発生部から所定の距離をおいた試料に近接場光
を照射し、当該微小棒体の先端の外径の大きさに対応し
た領域の試料を発光させ、この発光を検出することによ
り当該微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領域の
試料の検出を行う方法。

【００１７】（５） 照射される近接場光の波長と偏光
とを変えることにより、測定の対象となる特定の試料で
あって、特定方向に存在するものの特定の種類の蛍光体
を発光させ、この発光を検出することにより前記特定の
試料の検出を行う方法。

【００１８】また、ナノプローブの以下のような使用も
本発明の範囲に含まれる。 （６） ナノプローブの近接場光顕微鏡への使用。

【００１９】さらに、本発明は、以下のような近接場光
顕微鏡を提供する。

【００２０】（７） 近接場光を発生させる近接場光発
生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光を集光
し、当該集光された近接場光を照射する近接場光集光部
と、この近接場光集光部から照射された前記集光された
近接場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部
と、を備えることを特徴とする近接場光顕微鏡。

【００２１】（８） 近接場光を発生させる近接場光発
生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光を集光
し、当該集光された近接場光を照射する近接場光集光部
と、この近接場光集光部から照射された前記集光された
近接場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部
と、を備える近接場光顕微鏡であって、前記近接場光集
光部と前記試料とが相対的に移動することを特徴とする
近接場光顕微鏡。

【００２２】（９） 近接場光を発生させる近接場光発
生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光を集光
し、当該集光された近接場光を照射する近接場光集光部
と、この近接場光集光部から照射された前記集光された
近接場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部
と、前記試料を載置する載置台と前記近接場光集光部を
支持する支持体のいずれか一方もしくは双方を備える近
接場光顕微鏡であって、前記載置台もしくは前記支持体
は、三次元方向に移動させることができることを特徴と
する近接場光顕微鏡。

【００２３】（１０） 前記三次元方向は、直交座標系
のＺＸ、ＺＹ、ＸＹ方向であることを特徴とする上記
（９）記載の近接場光顕微鏡。

【００２４】（１１） 前記近接場光集光部は、前記近
接場光発生部で発生した近接場光の場の中に位置するよ
うに設けられていることを特徴とする上記（７）から
（１０）いずれか記載の近接場光顕微鏡。

【００２５】（１２） 前記近接場光集光部は、近接場
光が一定方向に伝播させられる形状であることを特徴と
する上記（７）から（１１）いずれか記載の近接場光顕
微鏡。

【００２６】（１３） 前記近接場光集光部は、周期的
に棒体から伸びる側枝を設けた形状であることを特徴と
する上記（７）から（１２）いずれか記載の近接場光顕
微鏡。

【００２７】（１４） 近接場光を発生させる近接場光
発生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光の場
の中に載置されて近接場光を吸光した試料を蛍光発光さ
せるための刺激を与える微小棒体と、この蛍光を受光す
る受光部と、を備えることを特徴とする近接場光顕微
鏡。

【００２８】（１５） 近接場光を発生させる近接場光
発生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光の中
に載置されて近接場光を吸光した試料を蛍光発光させる
ための刺激を与える微小棒体と、この蛍光を受光する受
光部と、を備える近接場光顕微鏡であって、前記微小棒
体と前記試料とが相対的に移動することを特徴とする近
接場光顕微鏡。

【００２９】（１６） 近接場光を発生させる近接場光
発生部と、この近接場光発生部で発生した近接場光の中
に載置されて近接場光を吸光した試料を蛍光発光させる
ための刺激を与える微小棒体と、この試料の蛍光を受光
する受光部と、前記微小棒体を支持する支持体と、を備
えることを特徴とする近接場光顕微鏡であって、前記近
接場光発生部もしくは前記支持体は、三次元方向に移動
させることができることを特徴とする近接場光顕微鏡。

【００３０】（１７） 前記三次元方向は、直交座標系
のＺＸ、ＺＹ、ＸＹ方向であることを特徴とする上記
（１６）記載の近接場光顕微鏡。 [用語の定義]本明細書において、「近接場光」とは、近
接場に局在する光であり、基本的には以下の式１で表さ
れる虚数成分であるエバネッセント光のことを意味する
が、それのみをその構成成分とする場合には限られず、
実数成分である伝播光成分を僅かに含む場合も含まれ
る。また、このエバネッセント光は、分子に当たってか
ら、虚数成分が吸収されて実数化し、伝播光に変換され
る。

【００３１】

【数１】

【００３２】「微小棒体と試料との近接」とは、微小棒
体又は試料のいずれか一方あるいは双方を上下に移動さ
せることにより、微小棒体から照射させられたあるいは
試料の表面に生成させられた近接場光の波長よりも、微
小棒体と試料との距離を小さくすることをいい、近接場
光の波長に対応して当業者が適宜調整することができ
る。

【００３３】また、本明細書において、「所定の距離」
とは、近接場光発生部の境界面と、試料の載置された面
との平面度の和よりも大きい距離をいい、棒体の長さを
加減することによって調整することができる。そのよう
な距離の例として、棒体の長さが１μｍの場合であり、
そのようにするとＺ方向での移動が容易となり、好適で
ある。

【００３４】本明細書において、「近接場光発生部」に
は、近接場光を発生させるための一般的な手段を用いる
ことができる。例えば、プリズムに入射したレーザ光を
当該プリズムの下面で全反射をさせて当該下面の表面近
傍に近接場光を発生させる手段、あるいはプローブの先
端の寸法を入射される光の波長以下（例えば２０ｎｍ）
にし、当該先端から漏れ出す光によって近接場光を発生
させる手段等（「実際の情報機器技術」日刊工業新聞
社、Ｐ１６９）が利用できる。

【００３５】本明細書において「近接場光集光部」と
は、近接場光を伝搬できるものであって、かつ、先端か
ら照射できるものであればよく、そのようなものの例と
しては電子ビーム励起ＣＶＤによって作成された、ガラ
ス、カーボン、タングステン、モリブデン等を材質とし
たナノプローブを用いることができるが、近接場光をよ
り強く集中させるという面から、金、銀等の金属を用い
た棒体が好ましい。

【００３６】また、「ナノプローブ」あるいは「微小棒
体」とは、光導波性の微小な棒体であって、当該棒体の
先端の外径がｎｍオーダのものを意味し、「ｎｍオー
ダ」というのは好ましくは数十ｎｍ程度のことであり、
より好ましくは数ｎｍオーダ程度の大きさで成形された
もののことである。

【００３７】本明細書において、「受光部」とは、蛍光
分子が発する光を受光できるものであればよく、そのよ
うなものの例として対物レンズや高感度カメラ、あるい
は光電子倍増管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を
備えた検出装置等を挙げることができる。

【００３８】本明細書において、「載置台」とは、三次
元方向に移動することのできる機構を有するものであれ
ばよく、そのようなものの例としては、圧電素子によっ
てＺＸＹいずれの方向に移動させる機構が挙げられる。

【００３９】本明細書において、「支持体」とは、載置
台と同様に三次元方向に移動させることのできる機構を
有するものであればよく、そのようなものの例として
は、圧電素子機構に接続された支持体としてのＡＦＭの
針が挙げられる。

【００４０】本明細書において、「近接場光の場の中に
位置するように設ける」とは、発生した近接場光の分布
に基づいて、当業者が近接場光集光部を当該近接場光の
場の中に設けることができ、「近接場光の場の中」と
は、棒体あるいは試料の全てが場の範囲に含まれる場合
のみならず、棒体あるいは試料の一部が場と重なるもの
であってもよい。

【００４１】また、「相対的に移動する」とは、微小棒
体と試料との間において、微小棒体が固定されている場
合には試料を移動させ、反対に試料が固定されている場
合には微小棒体を移動させることにより、相対的に移動
させる場合のみならず、微小棒体と試料の双方が移動す
ることによって相対的に移動させる場合も含まれる。

【００４２】本明細書において、「伝播させられる形
状」とは、例えば図４（Ａ）のように、１本の棒体であ
ってもよく、あるいは、図４（Ｂ）のように数箇所に側
枝を設けた形状であってもよく、図４（Ｃ）のように複
数の棒体の先端を収束させた形状のものであってもよ
い。また、棒体の表面に誘電体としてのＡｕやＡｌを蒸
着させると好適である。

【００４３】こうすることによって、発生した近接場光
を減衰させずに、近接場光の波長あるいは近接場光の場
の厚さよりも遠隔に到達させることが可能となるが、特
に、数箇所に側枝を設けたことによって伝播する近接場
光が互い干渉し合って強められることとなり、又は、複
数の棒体の先端を収束させたことによって伝播する近接
場光が収斂させられて強められることとなる。

【００４４】本明細書において「周期的に棒体から伸び
る側枝を設けた形状」とは、各側枝から発生する近接場
光が互いに干渉することによって近接場光が強め合うこ
ととなる形状をいい、そのようなものの例としては、図
５に示されるように、４方向に伸びた側枝を周期的に設
けた棒体が挙げられる。また、側枝が設けられる「周
期」は、近接場光が互いに強められるような干渉が生じ
るように当業者によってその間隔が調整されることとな
る。

【００４５】

【発明の実施の形態】[実施の形態１] [装置の基本的構成］図６は、本発明に係る近接場光顕
微鏡の構成を説明するためのブロック図である。この図
６に示されるように、本発明に係る近接場光顕微鏡にお
いては、基本的に、レーザー光源１、２から発せられた
レーザー光３が偏光板４を介してプリズム１０に投射さ
れ、入射したレーザー光は当該プリズム１０の下面で全
反射させられる。境界面１１の外側の近傍には、近接場
光２０が発生し、この発生した近接場光を集光部３０に
よって集光し、当該集光部の先端３１から載置台５０上
に載置された試料に向けて照射している。そして、照射
された近接場光によって発光する蛍光分子の蛍光を受光
部４０によって受光する。

【００４６】[集光部と試料との近接]図７において示さ
れるように、本発明の実施の形態においては、集光部３
０を設けたことにより、プリズム１０の下面及び載置台
５０の上面の表面粗さによって生ずる近接場光と試料と
の間の距離に制約されることなく、近接場光が照射され
る部分である集光部３０の先端３１を、試料に近接させ
ることが可能となる。

【００４７】［近接場光の伝播と照射］図８において示
されるように、虚数成分として発生した近接場光は、虚
数成分のままで集光部３０を伝播して行き、その先端３
１から照射される。そして、対象となる分子に吸収され
て実数成分化する。

【００４８】この集光部３０の先端３１は、外形１０ｎ
ｍ程度、またはそれ以下に成形できるため、１分子の大
きさよりも狭い領域に限定して光を照射させることが可
能となる。

【００４９】[試料の移動]図９において示されるよう
に、この実施の形態では、載置台５０は、圧電素子（図
示せず）によって制御されており、載置台自身をオング
ストロームオーダでＸＹＺ各方向に移動させることがで
きる。

【００５０】このような構成とすることにより、分子の
外径よりも小さい範囲で近接場光を照射させることがで
き、かつ、オングストロームオーダで、集光部３０と試
料との距離及び試料の移動量を制御できることから、分
子単位ごとに近接場光を照射することが可能となる。

【００５１】[波長・偏光の変更]本発明に係る実施の形
態においては、レーザ光源１、２から照射される光源の
波長を変えることによって、近接場光集光部から照射さ
れ、分子に吸収されて伝播光に変換された近接場光の波
長を変更させることができる。このようにすることによ
って、特定種類の波長の光によって励起させられる蛍光
分子のみを発光させることができ、この蛍光分子と結合
した特定の生体分子のみを判別することができる。

【００５２】また、本発明に係る近接場光は、偏光板４
によって、光源の偏光の向きを変えることにより、近接
場光の偏光の向きを変えることができる。このようにす
ることにより、照射される光の偏光の向きに対応した特
定方向（Ｘ軸方向のみあるいはＹ軸方向のみ）の蛍光分
子を発光させることができ、これによって生体分子の姿
勢を判別することが可能となる。

【００５３】[試料の観察]本発明に係る実施の形態にお
いては、試料となる生体分子には、近接場光によって励
起させられる蛍光分子が結合されており、この結合は、
特定の種類の生体分子ごとに別々の種類の蛍光分子を対
応させることとしている。こうすることにより、特定の
波長の近接場光を照射した場合には、特定の生体分子の
みが蛍光を発することとなり、生体分子の種類の判別が
可能となる。このように、本実施の形態においては、蛍
光分子を結合させているが、蛍光標識としては、蛍光染
料によって生体分子自身を染色したものを用いることも
できる。

【００５４】そして、載置台５０に蛍光分子が結合され
た生体分子を載置した状態で、特定の波長と偏光を有す
る近接場光を照射しながら、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向
に載置台５０を移動させることにより、特定の蛍光分子
が照射範囲内におかれた場合にのみ蛍光を発することと
なる。このようにして発せられた蛍光は、受光部４０に
よって受光される。

【００５５】この受光部４０に、高感度カメラを用いる
ことによって発光の様子を観察することができるが、本
発明の実施の形態においては、この載置台５０の精密移
動量を検出する検出部６０が設けられており、この検出
部６０によって載置台の移動量は精密に検出されている
ことから、この移動量をもとにして蛍光を発した生体分
子の位置の特定を行うことができる。

【００５６】つまり、試料の分子の大きさと位置につい
ては、ＸＹ方向の移動量を基にして算出することができ
ることとなり、分子の種類については、照射される光の
波長の種類によって特定することができることとなる。

【００５７】また、照射される近接場光の波長を変更し
たうえで、上記と同様の手順を繰り返すことにより、上
記とは別の種類の生体分子のみを発光させることがで
き、同様に位置を特定することができる。

【００５８】さらに、照射される近接場光の偏光の向き
を変えることにより、Ｘ軸方向のみあるいはＹ軸方向の
みの蛍光物質を発光させることができることから、生体
分子の姿勢を判別することができる。

【００５９】このように、生体分子の発光位置の特定と
姿勢の判別をすることにより、特定の種類の生体分子の
具体的な位置関係（例えば、ＤＮＡにおける各種ヌクレ
オチドの配列）を判別することができる。

【００６０】[実施の形態２] [装置の基本的構成]図１０（Ａ）は、本発明に係る近接
場光顕微鏡の第２の実施の形態の構成を説明するための
ブロック図である。この図１０（Ａ）に示されるよう
に、本発明に係る近接場光顕微鏡においては、プリズム
１０下面近傍に発生した近接場光２０の近接場内には、
複数の集光部３０が並列的に設けられており、これらの
集光部の先端３１から試料に向けて近接場光が照射され
る。そして、光照射部３５は、試料に対してＺ軸方向に
移動できるように圧電素子等を利用した構造（図示せ
ず）とされている。

【００６１】[試料の移動]図１０（Ｂ）において示され
るように、この実施の形態においては、集光部３０が配
置される列に対して、略直角の方向に試料を含んだ液体
が流れる構造とされている。

【００６２】[試料の観察]このような構造としたことに
より、照射される近接場光の波長（光の層の厚さ）に合
わせて光照射部３５を上下させることによって特定の蛍
光分子に吸収される波長の近接場光を分子に照射するこ
とが可能となると共に、試料を含んだ液体を集光部に向
かって流動させ、集光部３０から照射される近接場光の
場の中を通過させることができるので、並列に並んだ集
光部３０のいずれかから照射された特定の波長の光に対
応した蛍光分子のみが近接場光を吸収して発光すること
となる。

【００６３】そして、この蛍光分子から発せられた光
は、高感度カメラ４１によって受光されることとなる
が、このような構造としたことにより、流れてくる特定
の蛍光分子の位置関係と数とを特定することが可能とな
る。

【００６４】なお、この実施の形態においても、光源の
波長を変更することにより、近接場光集光部３０から分
子に照射・吸収されて伝播光に変換された近接場光の波
長を変更させることができる点、並びに、偏光板４によ
って光源の偏光の向きを変えることにより、近接場光の
偏光の向きを変えることができる点については、前記実
施の形態１と同様である。

【００６５】[実施の形態３]図１１（Ａ）は、走査型近
接場光顕微鏡（ＳＮＯＭ）の構造を基本とした、本発明
に係る近接場光顕微鏡の第３の実施の形態の構成を説明
するためのブロック図である。この図１１（Ａ）に示さ
れるように、本発明に係る近接場光顕微鏡においては、
プリズム１０上面近傍に発生した近接場光２０の近接場
内には、試料が載置されており、試料の上方には、微小
棒体（ナノプローブ）３２が設けられている。この微小
棒体（ナノプローブ）３２は、光てこ７０によって上下
に移動させることのできるＡＦＭの針７１の先端に設け
られており、ＡＦＭの針を上下させることによって微小
棒体（ナノプローブ）３２を試料に近接させることがで
きる。

【００６６】[微小棒体の移動]さらに、ＡＦＭの針７１
は、圧電素子等を用いることによってＸＹ方向にオング
ストローム単位で移動させられることが可能な構造とな
っている。

【００６７】[試料の発光]この実施の形態における近接
場光顕微鏡においては、プリズム１０上面近傍に発生し
た近接場光２０の局所プラズモンによって試料を吸光さ
せ、この状態の試料に微小棒体（ナノプローブ）３２を
近接させることにより、微小棒体（ナノプローブ）３２
が近接した範囲のみにおいて、蛍光分子を発光させるこ
とができる。つまり、この実施の形態において微小棒体
（ナノプローブ）３２は、近接場光を吸光した蛍光分子
に近接させられることにより、これを発光させるための
ＯＮスイッチとしての役割を担うこととなる。

【００６８】このような構造としたことにより、この微
小棒体３２をＸＹ方向に走査させ、かつ、近接場光を吸
光した試料に微小棒体（ナノプローブ）３２を近接させ
ることで、載置された複数の生体分子のうちで、特定の
波長に対応した特定の種類の生体分子を発光させること
が可能となる。

【００６９】[試料の観察]この微小棒体３２を近接させ
ることによって発生した伝播光・散乱光は、光電子倍増
管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）によってピック
アップされて検出される。

【００７０】なお、この実施の形態においても、光源の
波長を変更することにより、近接場光集光部から分子に
照射・吸収されて伝播光に変換された近接場光の波長を
変更させることができる点、並びに、偏光板４によっ
て、光源の偏光の向きを変えることにより、近接場光の
偏光の向きを変えることができる点については、前記実
施の形態１と同様である。

【００７１】図１１（Ｂ）は、微小棒体（ナノプロー
ブ）の他の実施の形態を示すブロック図でる。この図に
示されるように本実施の形態においては、微小棒体（ナ
ノプローブ）として、複数の棒体を収束させた形状のナ
ノプローブを用いている。

【００７２】このような構造としたことにより、蛍光分
子から発生させられた光を集光をすることができること
となる。

【００７３】

【実施例】［近接場光集光部の作成］本発明を構成する
近接場光集光部の好適な実施例として、本体がφ５０ｎ
ｍであって、先端が外形１０ｎｍのナノプローブを作成
した。

【００７４】ナノプローブ（ナノメーターオーダーのプ
ローブ）は、ＥＢＤプロセス（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅ
ａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）により
作成することができる。ＥＢＤプロセスは、従来から行
われている方法により行うこともできるが、三次元構造
を上手く作成するためには、電子ビームに対して垂直方
向に成長させる方法（従来は、電子ビームの反対側に成
長させていた）を採用するようにするとよい。

【００７５】図１２において示されるように、この実施
例に係るナノプローブを作成する際には、ＥＢＤプロセ
スは、１０^−６Ｐａの真空下で、１５ｋＶでＦＥＳＥＭ
（ＨＩＴＡＣＨＩ Ｓ−４０００）を使用しておこなっ
た。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定の生体分子のみを発光させることができ、その位置
を判別することができるようにしているので、生体分子
の個々の具体的な位置、例えばＤＮＡ上におけるヌクレ
オチドの具体的な配列を判別することが行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る近接場光顕微鏡の従来技術を説
明するためのブロック図である。

【図２】 本発明に係る近接場光顕微鏡の従来技術を説
明するためのブロック図である。

【図３】 近接場光発生部と載置台の境界面を表したブ
ロック図である。

【図４】 本発明に係る近接場光集光部の形状を説明す
るためのブロック図である。

【図５】 本発明に係る近接場光集光部の形状を説明す
るためのブロック図である。

【図６】 本発明の好適な実施の形態に係る近接場光顕
微鏡の構成を説明するためのブロック図である。

【図７】 本発明の好適な実施の形態に係る近接場光顕
微鏡において、集光部と試料との近接状態を説明するた
めのブロック図である。

【図８】 本発明の好適な実施の形態に係る近接場光顕
微鏡によって光が照射される様子を説明するためのブロ
ック図である。

【図９】 本発明の好適な実施の形態に係る載置台の動
きを説明するためのブロック図である。

【図１０】 図１０（Ａ）は、本発明の好適な実施の形
態に係る近接場光顕微鏡の構成を説明するためのブロッ
ク図、図１０（Ｂ）は、本発明の好適な実施の形態に係
る近接場光顕微鏡において、試料の動きを説明するため
のブロック図である。

【図１１】 図１１（Ａ）は、本発明の好適な実施の形
態に係る近接場光顕微鏡の構成を説明するためのブロッ
ク図、図１１（Ｂ）は、本発明の好適な実施の形態に係
る微小棒体（ナノプローブ）の形態を説明するためのブ
ロック図である。

【図１２】 本発明の好適な実施例に係るナノプローブ
の製造方法を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１、２ レーザー光源 ３ レーザー光 ４ 偏光板 １０ プリズム １１ 境界面 ２０ 近接場光 ３０ 集光部 ３１ 集光部の先端 ３２ 微小棒体（ナノプローブ） ３５ 光照射部 ４０ 受光部 ４１ 高感度カメラ ４２ 光電子倍増管 ５０ 載置台 ６０ 検出部 ７０ 光てこ ７２ ＡＦＭの針

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀治 宮城県仙台市太白区八木山南６−７−６− 205 (72)発明者 松本 潔 千葉県千葉市花見川区幕張町４−719−３ Ｆターム(参考） 2F065 AA35 AA49 BB01 DD03 FF00 FF49 GG03 GG04 GG05 GG09 GG25 JJ15 JJ17 JJ26 LL20 LL33 LL46 SS13

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小棒体と試料との少なくともいずれか
   一方を近接場光の場の中に位置するように設け、当該微
   小棒体と試料とを近接させることにより、当該微小棒体
   が近接した特定の試料を発光させ、この発光を検出する
   ことにより当該特定の試料の検出を行う方法。
2. 【請求項２】 微小棒体と試料との少なくともいずれか
   一方を近接場光の場の中に位置するように設け、当該微
   小棒体と試料とを近接させることにより、当該微小棒体
   が近接した微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領
   域の試料を発光させ、この発光を検出することにより当
   該微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領域の試料
   の検出を行う方法。
3. 【請求項３】 近接場光発生部に生じた近接場光を、微
   小棒体によって集光して近接場光の場の強さを集中さ
   せ、これを棒体の先端から照射させることにより、近接
   場光発生部から所定の距離をおいた試料に近接場光を照
   射する方法。
4. 【請求項４】 近接場光発生部に生じた近接場光を、微
   小棒体によって集光して近接場光の場の強さを集中さ
   せ、これを棒体の先端から照射させることにより、近接
   場光発生部から所定の距離をおいた試料に近接場光を照
   射し、当該微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領
   域の試料を発光させ、この発光を検出することにより当
   該微小棒体の先端の外径の大きさに対応した領域の試料
   の検出を行う方法。
5. 【請求項５】 照射される近接場光の波長と偏光とを変
   えることにより、測定の対象となる特定の試料であっ
   て、特定方向に存在するものの特定の種類の蛍光体を発
   光させ、この発光を検出することにより前記特定の試料
   の検出を行う方法。
6. 【請求項６】 ナノプローブの近接場光顕微鏡への使
   用。
7. 【請求項７】 近接場光を発生させる近接場光発生部
   と、 この近接場光発生部で発生した近接場光を集光し、当該
   集光された近接場光を照射する近接場光集光部と、 この近接場光集光部から照射された前記集光された近接
   場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部と、 を備えることを特徴とする近接場光顕微鏡。
8. 【請求項８】 近接場光を発生させる近接場光発生部
   と、 この近接場光発生部で発生した近接場光を集光し、当該
   集光された近接場光を照射する近接場光集光部と、 この近接場光集光部から照射された前記集光された近接
   場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部と、 を備える近接場光顕微鏡であって、 前記近接場光集光部と前記試料とが相対的に移動するこ
   とを特徴とする近接場光顕微鏡。
9. 【請求項９】 近接場光を発生させる近接場光発生部
   と、 この近接場光発生部で発生した近接場光を集光し、当該
   集光された近接場光を照射する近接場光集光部と、 この近接場光集光部から照射された前記集光された近接
   場光を受光して生じる試料の蛍光を受光する受光部と、 前記試料を載置する載置台と前記近接場光集光部を支持
   する支持体のいずれか一方もしくは双方を備える近接場
   光顕微鏡であって、 前記載置台もしくは前記支持体は、三次元方向に移動さ
   せることができることを特徴とする近接場光顕微鏡。
10. 【請求項１０】 前記三次元方向は、直交座標系のＺ
    Ｘ、ＺＹ、ＸＹ方向であることを特徴とする請求項９記
    載の近接場光顕微鏡。
11. 【請求項１１】 前記近接場光集光部は、前記近接場光
    発生部で発生した近接場光の場の中に位置するように設
    けられていることを特徴とする請求項７から１０いずれ
    か記載の近接場光顕微鏡。
12. 【請求項１２】 前記近接場光集光部は、近接場光が一
    定方向に伝播させられる形状であることを特徴とする請
    求項７から１１いずれか記載の近接場光顕微鏡。
13. 【請求項１３】 前記近接場光集光部は、周期的に棒体
    から伸びる側枝を設けた形状であることを特徴とする請
    求項７から１２いずれか記載の近接場光顕微鏡。
14. 【請求項１４】 近接場光を発生させる近接場光発生部
    と、 この近接場光発生部で発生した近接場光の場の中に載置
    されて近接場光を吸光した試料を蛍光発光させるための
    刺激を与える微小棒体と、 この蛍光を受光する受光部と、 を備えることを特徴とする近接場光顕微鏡。
15. 【請求項１５】 近接場光を発生させる近接場光発生部
    と、 この近接場光発生部で発生した近接場光の中に載置され
    て近接場光を吸光した試料を蛍光発光させるための刺激
    を与える微小棒体と、 この蛍光を受光する受光部と、 を備える近接場光顕微鏡であって、 前記微小棒体と前記試料とが相対的に移動することを特
    徴とする近接場光顕微鏡。
16. 【請求項１６】 近接場光を発生させる近接場光発生部
    と、 この近接場光発生部で発生した近接場光の中に載置され
    て近接場光を吸光した試料を蛍光発光させるための刺激
    を与える微小棒体と、 この試料の蛍光を受光する受光部と、 前記微小棒体を支持する支持体と、 を備えることを特徴とする近接場光顕微鏡であって、 前記近接場光発生部もしくは前記支持体は、三次元方向
    に移動させることができることを特徴とする近接場光顕
    微鏡。
17. 【請求項１７】 前記三次元方向は、直交座標系のＺ
    Ｘ、ＺＹ、ＸＹ方向であることを特徴とする請求項１６
    記載の近接場光顕微鏡。