JP2001210262A - 電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、生物，生体試料を生存或いは機能可
能な状態で観察するのに好適な電子顕微鏡の提供を目的
とするものである。 【解決手段】本発明は上記目的を達成するために、観察
対象試料を配置するための試料室を備えた電子顕微鏡に
おいて、前記観察対象試料を含む試料室内空間を加熱す
る加熱機構を備えたことを特徴とする電子顕微鏡を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡に係り、
特に生体試料の観察するのに好適な電子顕微鏡に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】昨今電子顕微鏡において、生体試料を観
察したいという要求が高まっている。そのための技術と
して、本来真空状態を維持すべき試料室内を極力大気に
近い状態で観察するための電子顕微鏡の開発が行われる
ようになってきた。

【０００３】これにより、生物，生体試料を生存、或い
は生存可能な状態で観察することが可能になってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】生物，生体試料を観察
するに当たり生存、或いは生物が機能可能な状態で観察
できるということは、反面生物，生体試料が有害なもの
であった場合、その取り扱いに注意を要することを意味
する。

【０００５】特に試料室内の真空排気動作等の影響によ
ってこれらの生体試料が試料室内を生存もしくは機能可
能な状態で試料室内を浮遊した場合、試料室を開放する
と、これらの生体試料が外気に飛散することが考えられ
る。

【０００６】本発明は、生物，生体試料を生存或いは機
能可能な状態で観察するのに好適な電子顕微鏡の提供を
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１に本発明は上記目的
を達成するために、観察対象試料を配置するための試料
室を備えた電子顕微鏡において、前記観察対象試料を含
む試料室内空間を加熱する加熱機構を備えたことを特徴
とする電子顕微鏡を提供する。

【０００８】このような本発明の構成によれば、試料室
内を飛散する有害な生体試料等を試料室内空間の加熱に
よって死滅させることが可能になる。

【０００９】第２に本発明では、試料室内空間を加熱す
るため、Ｘ線検出器等、熱に弱い素子を当該空間から隔
離するための手段を備えた電子顕微鏡を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１乃至図９に
示す。

【００１１】図１に実施例で用いた電子顕微鏡を示す。

【００１２】電子銃から放出された電子線は、電子線鏡
筒１により加速，集束，偏向され試料３上を走査する。
電子線が試料３に照射されると、試料３から二次粒子が
放出され、この二次粒子を二次粒子検出器６で検出し、
検出信号を電子線と同期してＣＲＴ１４に画像表示す
る。なお、図示しないが電子線鏡筒内には電子を放出す
るための電子銃，当該電子銃から電子線を引き出すため
の引出電極，引き出された電子線を加速するための加速
電極，加速された電子線を収束するための収束レンズ等
が配置されている。

【００１３】試料３からは二次粒子の他にＸ線も放出さ
れ、このＸ線を検出するためのＸ線検出器８が設けられ
ている。Ｘ線検出器８で得られた検出信号はアナライザ
ー１１を経由して元素情報をＣＲＴ１４に表示される。

【００１４】試料室内２の加熱殺菌制御は、試料室内２
が低圧下の状態において、試料室内２を５０℃以上の温
度に加熱可能な試料室内壁１６に取り付けられたスパイ
ラル状の熱源１２，熱源を印加する熱源加熱電源，試料
室内２の温度を測定する温度測定器７、およびこれらを
統合制御する制御部１５により行われる。

【００１５】なお本実施例では、試料室内２を加熱する
熱源としてスパイラル状の熱線１２を用いているが、こ
の加熱は試料室内２が低圧力下の状態において、試料室
内２を５０℃以上の温度に加熱可能であれば、熱球など
他の熱源を用いても可能となる。

【００１６】更に本発明実施例装置は、試料室内空間全
体を高温にすることによって浮遊している微生物を漏れ
なく死滅させることを目的とするものである。よって試
料室内全体が高温となるような機構であれば良く、例え
ば試料室内壁全体を熱源としても良いし、試料加熱ホル
ダを併用しても良い。

【００１７】なお、本発明実施例装置は、電子顕微鏡で
あるので試料室内はある程度の真空状態としなければな
らない。ところが微生物等の試料を導入後、真空排気を
しようとするとその排気ポンプの排気によって、試料室
内を浮遊する可能性がある。このような試料は試料室の
大気解放前に確実に死滅させておく必要がある。

【００１８】そのため、例えば試料室の扉の開放命令と
連動して制御部１５から熱線１２に電流を供給するよう
にすると、外気に触れる前に微生物を確実に死滅させる
ことができる。

【００１９】図２および図３は、Ｘ線検出器８を試料室
内２の加熱殺菌の際に生じる熱から保護する機構につい
ての詳細を示したものである。

【００２０】Ｘ線検出器８の検出素子は温度が約４０℃
以上に上昇すると、その機能が劣化もしくは破損してし
まう。このため、試料室内２を加熱する際には、試料室
内２で発生する熱からＸ線検出器８を保護する機構が必
要となる。即ち、本発明実施例装置では試料室内空間全
体が高温になるため、当該空間からＸ線検出器８を温度
的に隔離させる必要がある。

【００２１】図２は、試料室外にＸ線検出器８の移動す
るための機構を示したものである。Ｘ線検出器８の試料
室外への移動は、Ｘ線検出器移動用レール１０に移動可
能な形で固定されているＸ線検出器移動用ガイド１９お
よびＸ線検出器８を、Ｘ線検出器移動つまみ２０を回転
させることにより行われる。また、Ｘ線検出器移動用レ
ール１０には、その両端にＸ線検出器８の移動範囲を制
限するＸ線検出器ストッパーＡ２１およびＢ２２が固定
されており、Ｘ線検出器８の両端には、Ｘ線検出器スト
ッパーＡ２１およびＢ２２を繋ぐ直線上にＸ線検出器配
置確認用タッチセンサーＡ２３およびＢ２４が固定され
ている。

【００２２】上記Ｘ線検出器８を、Ｘ線検出器移動つま
み２０を用いて試料室外部まで移動させると、Ｘ線検出
器ストッパーＡ２１にＸ線検出器配置確認用タッチセン
サーＡ２３が接触し、Ｘ線検出器配置確認用タッチセン
サーＡ２３はＸ線検出器８が試料室外にあることを知ら
せる信号を制御部１５に送る。一方、Ｘ線検出器８が試
料室内２に配置されている場合は、Ｘ線検出器ストッパ
ーＢ２２にＸ線検出器配置確認用タッチセンサーＢ２４
が接触し、Ｘ線検出器配置確認用タッチセンサーＢ２４
はＸ線検出器８が試料室内２にあることを知らせる信号
を制御部に送る。

【００２３】図３は、Ｘ線検出器８と試料室内２を空間
的に遮断する遮蔽板９の機構の詳細を示したものであ
る。試料室壁１６の内側にある遮蔽板９は、試料室壁１
６の外側に取り付けられている歯車Ａ２６と回転可能な
形で固定されており、遮蔽板９の中点に対称な円周上に
は遮蔽板位置確認用タッチセンサーＡ２８およびＢ２９
が固定されている。また、歯車Ａ２６は、試料室壁１６
の外側に回転可能な形で固定されている歯車Ｂ２７と噛
み合わされている。

【００２４】さらにＸ線検出器導入ポート３５の下端に
は遮蔽板ストッパーＡ３３が試料室壁１６の内側に固定
されており、遮蔽板ストッパーＡ３３を通る装置設置面
に平行した直線上には、遮蔽板ストッパーＢ３４が同じ
く試料室壁１６の内側に固定されている。遮蔽板９の開
閉は、歯車Ａ２６に固定された遮蔽板開閉つまみ３０を
回転させることにより行われる。遮蔽板９を回転させＸ
線検出器導入ポート３５を閉じると、遮蔽板位置確認用
タッチセンサーＡ２８が遮蔽板ストッパーＡ３３と接触
する。このとき遮蔽板位置確認用タッチセンサーＡ２８
が作動し、遮蔽板９がＸ線検出器導入ポート３５を閉じ
ていることを知らせる信号を制御部１５に送る。この信
号を受けた制御部１５は、歯車Ｂ２７と噛み合う形に成
型されている歯車ロック３１と固定された圧力シリンダ
ー３２を起動し、歯車Ｂ２７を固定することにより遮蔽
板９の開閉を不可能とする。

【００２５】一方、Ｘ線検出器導入ポート３５が開いて
いる場合は、遮蔽板位置確認用タッチセンサーＢ２９は
遮蔽板ストッパーＢ３４と接触し、Ｘ線検出器導入ポー
ト３５が開いていることを知らせる信号を制御部１５に
送る。以上の構成によれば、ヒューマンエラーによるＸ
線検出器８の破損を未然に防ぐことができる。

【００２６】本実施例では、熱からの保護対象をＸ線検
出器８としているが、本発明を用いることにより、熱か
らの保護を必要とされるＸ線検出器８以外のものに対し
ても当然対応可能である。また、本実施例では、Ｘ線検
出器８の移動および遮蔽板９の開閉は手動で行われてい
るが、これにモーター，制御部などを付加して自動制御
することも当然可能である。

【００２７】次に、本発明における、試料室内部２を加
熱殺菌制御する手法を図４のフローチャートに沿って以
下に示す。

【００２８】まず始めに、Ｘ線検出器８を試料室外に移
動させ、遮蔽板９を用いてＸ線検出器導入ポート３５を
閉じると、Ｘ線検出器配置確認用タッチセンサーＡ２３
および遮蔽板位置確認用タッチセンサーＡ２８から制御
部１５に信号が送られる。次に、制御操作画面１４にあ
る試料室加熱設定を選択すると、試料室加熱設定画面が
表示される。

【００２９】この試料室加熱設定画面に加熱温度および
加熱時間を入力し加熱開始ボタンを選択すると、制御部
１５は、Ｘ線検出器８の電源を停止し、加熱開始ボタン
選択時の試料室内の圧力を保持するよう排気系１３を制
御する。次に、制御部１５がＸ線検出器８の電源が停止
していること、および遮蔽板９が閉じていることを確認
すると、歯車ロック３１に固定された圧力シリンダー３
２を起動し遮蔽板９をロックし、試料室内２の加熱を開
始する。

【００３０】試料室内２の加熱が開始されると、温度測
定器７が動作し、試料室内温度を測定する。次に、試料
室内２の温度が設定温度に到達すると、加熱時間タイマ
が動作し設定された加熱時間をカウントする。また加熱
時間タイマの動作中、熱線は設定温度を保つよう制御部
１５により調節される。加熱設定時間に到達し、加熱タ
イマのカウントが終了すると、制御部１５は試料室内２
の加熱を停止する。温度測定器７による試料室内２の温
度測定は、試料室内２が常温（室温）になるまで行わ
れ、試料室内温度が常温になると試料室内２の温度測定
を停止する。

【００３１】この時制御部１５は、試料室内２の温度が
常温になったことを確認し、制御操作画面１４のＸ線検
出器８および排気系１３の制御動作をオペレーターに開
放し、遮蔽板９のロックを解除する。なお、本実施例で
は加熱殺菌制御を一つの制御部１５で行っているが、Ｘ
線検出器８と電子顕微鏡がそれぞれ個別に制御部１５を
持っていたとしても、各制御部間で情報の交換が可能で
あれば、前述した本発明の制御は可能である。

【００３２】次に、試料室内部を加熱殺菌する際の誤動
作防止機構についての詳細を示す。図５乃至図９は、本
発明の電子顕微鏡の制御操作画面１４を示したものであ
る。電子顕微鏡による試料３の観察や元素分析は、観察
３６および元素分析３７のアイコンを選択することによ
り行われる。

【００３３】図６は、図５の試料室加熱設定アイコン３
８を選択した際の制御操作画面１４である。試料室加熱
設定アイコン３８を選択すると、観察３６および元素分
析３７アイコンの表示が制御操作画面１４から消えて、
試料室内加熱設定画面３９が表示される。ここで、観察
３６および元素分析３７アイコンの表示が制御操作画面
１４から消えることにより、オペレーターは観察，元素
分析の操作が行えなくなる。

【００３４】またこのとき表示された試料室内加熱設定
画面３９は、加熱殺菌が終了するまで常時表示される。
次に、試料室内加熱設定画面３９にある設定温度４０お
よび、設定時間４１アイコンに数値を入力し、加熱開始
アイコン４２を選択すると、試料室内加熱殺菌が開始さ
れ、図７に示すように、試料室内加熱中を知らせる表示
４４が試料室内加熱設定画面３９に表示される。また、
試料室内の加熱を加熱途中で停止する場合には加熱停止
アイコン４３を選択する。

【００３５】一方、加熱開始アイコン４２を選択した際
に、Ｘ線検出器８が試料室内２に導入されている、もし
くは遮蔽板９が開いている時は、図８に示すようにＸ線
検出器８を試料室外に移動し遮蔽板９を閉じる作業を促
す警告表示４５が、試料室内加熱設定画面３９に表示さ
れる。

【００３６】またこのとき加熱開始アイコン４２は、Ｘ
線検出器８を試料室外に移動し、遮蔽板９を閉じる作業
が完了されるまで表示されなくなる。続いて図９は、試
料室内加熱殺菌が終了し、試料室内２の温度が室温に到
達した際の制御操作画面１４を示したものである。

【００３７】試料室内加熱殺菌が終了すると、加熱殺菌
作業が終了したことを知らせる表示４６が試料室内加熱
設定画面３９に表示され、これと同時に、図５で表示さ
れていた観察３６および元素分析３７アイコンの表示が
復帰する。このような構成によれば、オペレーターのヒ
ューマンエラーに基づくＸ線検出器等の素子の破損を未
然に防ぐことができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明による試料室内加熱機能を用いる
ことにより、試料室内に存在するウイルス，バクテリ
ア，菌類などの微生物を、試料室内で死滅することが可
能となる。これにより微生物を生きた状態で試料室外の
大気に放出することを防ぐことが可能となる。

【００３９】また、試料室内の加熱に伴うＸ線検出器な
どの機能劣化または破損を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱機構が搭載された電子顕微鏡。

【図２】Ｘ線検出器を移動する機構を示した図。

【図３】Ｘ線検出器と試料室内を遮断する遮蔽板の機構
を示した図。

【図４】試料室内を加熱殺菌制御する手法を示したフロ
ーチャート。

【図５】試料室内を加熱殺菌制御する際の制御操作画面
を示した模式図（その１）。

【図６】試料室内を加熱殺菌制御する際の制御操作画面
を示した模式図（その２）。

【図７】試料室内を加熱殺菌制御する際の制御操作画面
を示した模式図（その３）。

【図８】試料室内を加熱殺菌制御する際の制御操作画面
を示した模式図（その４）。

【図９】試料室内を加熱殺菌制御する際の制御操作画面
を示した模式図（その５）。

【符号の説明】

１…電子銃鏡筒、２…試料室・試料室内、３…試料、４
…試料台、５…試料ステージ、６…二次粒子検出器、７
…試料室内温度測定器、８…Ｘ線検出器、９…遮蔽板、
１０…Ｘ線検出器移動用レール、１１…アナライザ、１
２…試料室内加熱熱線、１３…排気系、１４…制御操作
画面（ＣＲＴ）、１５…制御部、１６…試料室壁、１７
…Ｘ線検出器先端、１８…Ｘ線検出器移動用レールシャ
フト、１９…Ｘ線検出器移動用ガイド、２０…Ｘ線検出
器移動つまみ、２１…Ｘ線検出器ストッパーＡ、２２…
Ｘ線検出器ストッパーＢ、２３…Ｘ線検出器配置確認用
タッチセンサーＡ、２４…Ｘ線検出器配置確認用タッチ
センサーＢ、２５…フランジ、２６…歯車Ａ、２７…歯
車Ｂ、２８…遮蔽板位置確認用タッチセンサーＡ、２９
…遮蔽板位置確認用タッチセンサーＢ、３０…遮蔽板開
閉つまみ、３１…歯車ロック、３２…圧力シリンダー、
３３…遮蔽板ストッパーＡ、３４…遮蔽板ストッパー
Ｂ、３５…Ｘ線検出器導入ポート、３６…観察アイコ
ン、３７…元素分析アイコン、３８…試料室加熱設定ア
イコン、３９…試料室加熱設定画面、４０…設定温度入
力アイコン、４１…設定時間入力アイコン、４２…試料
室内温度表示、４３…加熱開始アイコン、４４…加熱停
止アイコン、４５…試料室内加熱中告知表示、４６…試
料室内加熱動作警告表示、４７…試料室内加熱終了告知
表示。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 正夫 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 Ｆターム(参考） 5C001 BB01 5C033 NN04

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】観察対象試料を配置するための試料室を備
   えた電子顕微鏡において、前記観察対象試料を含む試料
   室内空間を加熱する加熱機構を備えたことを特徴とする
   電子顕微鏡。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記加熱機構は、前記試料室の内壁に形成されているこ
   とを特徴とする電子顕微鏡。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記加熱機構は、前記試料室内壁に形成され、前記試料
   を包囲するように配置される熱線を含むことを特徴とす
   る電子顕微鏡。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記加熱機構は、前記試料室内温度を５０℃以上に加熱
   可能であることを特徴とする電子顕微鏡。
5. 【請求項５】試料に電子線を照射するための電子線鏡筒
   と、前記試料を配置するための試料室と、前記試料に対
   する電子線の照射に起因して発生するＸ線検出器を備え
   た電子顕微鏡において、 前記試料室内を加熱する加熱機構と、 前記Ｘ線検出器を前記試料室空間から隔離する手段を備
   えたことを特徴とする電子顕微鏡。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記Ｘ線検出器を前記試料室外に移動する移動手段と、
   当該移動手段によって移動されたＸ線検出器と前記試料
   室との間を遮蔽する遮蔽板を備えたことを特徴とする電
   子顕微鏡。
7. 【請求項７】請求項６において、 前記Ｘ線検出器の配置を認識するセンサーを備え、前記
   Ｘ線検出器が試料室外に配置されている場合に前記遮蔽
   板を開閉可能に制御する制御手段を備えたことを特徴と
   する電子顕微鏡。
8. 【請求項８】請求項６において、 前記加熱機構による加熱が行われている場合、前記遮蔽
   板の開放を禁止するように制御する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする電子顕微鏡。
9. 【請求項９】請求項６において、 前記Ｘ線検出器が試料室内にある場合、前記加熱機構に
   よる加熱を禁止するように制御する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする電子顕微鏡。
10. 【請求項１０】請求項５において、 前記加熱機構の動作を制御するための操作手段を備え、
    前記加熱機構による試料室内の加熱が行われている場
    合、前記操作手段による他の操作を禁止するように制御
    することを特徴とする電子顕微鏡。
11. 【請求項１１】請求項５において、前記加熱機構による
    加熱の状態を表示する手段を備えたことを特徴とする電
    子顕微鏡。