JP2003270146A

JP2003270146A - 顕微鏡システム

Info

Publication number: JP2003270146A
Application number: JP2002072401A
Authority: JP
Inventors: Noriko Haraguchi; 徳子原口; Yasushi Hiraoka; 泰平岡
Original assignee: Communications Research Laboratory
Current assignee: Communications Research Laboratory
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】特に生物細胞などの生物材料を試料と長時間
にわたって測定することができる顕微鏡システムの提。【解決手段】顕微鏡が設置され、試料を観察するための
試料室と、試料室の外部にあり、顕微鏡と電子的に連結
され、試料室内の測定状況や試料室内の雰囲気を制御す
る指令を行う指令部と、試料室に連結して設けられ、試
料室内に風を送る送風制御装置と、試料室に連結して設
けられ、試料室内を加熱又は冷却する温度制御装置と、
試料室内の湿度を制御する湿度制御装置とを含む顕微鏡
システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡システムに
関し、特に生物細胞を長期にわたり観測するのに適した
電子顕微鏡システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、顕微鏡を用いて試料を測定する場
合、測定者と同じ雰囲気に試料がある状態で測定してい
た。また、測定者の安全の観点などから測定者と試料と
が隔離され、測定系を遠隔操作して試料を測定すること
もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定者
と試料が同じ雰囲気にある場合は、試料が測定者の影響
を受けるという問題があった。また、測定系を遠隔操作
する場合においても、試料のおかれた環境（試料室内の
雰囲気）が逆に制御できないという問題があった。特に
生物細胞などの生物材料を試料として用いて測定を行う
場合、試料のおかれた環境により試料が大きな影響を受
け、長時間にわたって測定することができないという問
題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題の
少なくとも一つを以下の発明により解決したものであ
る。すなわち、本発明は、（１）顕微鏡が設置され、試
料を観察するための試料室と、試料室の外部にあり、顕
微鏡と電子的に連結され、試料室内の測定状況や試料室
内の雰囲気を制御する指令を行う指令部と、試料室に連
結して設けられ、試料室内に風を送る送風制御装置と、
試料室に連結して設けられ、試料室内を加熱又は冷却す
る温度制御装置と、試料室内の湿度を制御する湿度制御
装置とを含む、顕微鏡システム。（２）顕微鏡が、蛍光顕微鏡である（１）に記載の顕微
鏡システム。（３）試料室内に、粉塵や微生物を除去するためのフィ
ルタをさらに含む上記（１）又は（２）に記載の顕微鏡
システム。（４）生物細胞の測定に用いられる上記（１）、（２）
又は（３）に記載の顕微鏡システム等を提供する。以下に本発明の実施の形態を説明する。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の顕微鏡システム
の一例を表す概略図である。すなわち、この顕微鏡シス
テムでは、顕微鏡が設置され、試料を観察するための試
料室（１）と、顕微鏡（７）と電子的に連結され、試料
室内の観測状況や雰囲気を制御する指令を行う指令部
（２）と、試料室に連結して設けられ、試料室内に風を
送る送風機（３）と、試料室に連結して設けられ、試料
室内を加熱又は冷却する温度制御装置（４および５）
と、試料室内の湿度を制御する湿度制御装置（６）とを
含む。本発明の顕微鏡システムは、さらにフィルタ
（８）を含んでいても良い。本発明の顕微鏡システムで
は、指令部（２）が、試料室（１）と隔離されている。
このように顕微鏡が遠隔操作可能となっているので、本
発明によれば、試料室に測定者が入ることなく、試料を
測定することができる。特に試料が生物試料である場合
は、測定者が試料室に入ることで、測定者が持ち込んだ
微生物や粉塵に大きな影響を受ける。したがって、本発
明の顕微鏡装置は、生物試料の測定に特に有効である。

【０００６】［試料室］試料室は、その内部に顕微鏡が
設置され、試料を観察するために用いられる。顕微鏡と
しては、光学顕微鏡の他、透過型電子顕微鏡（ＴＥ
Ｍ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型プローブ顕
微鏡（ＳＰＭ）、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原
子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などの電子顕微鏡や、走査型近
接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）が挙げられるが、これらの
うちでも光学顕微鏡が好ましく、蛍光顕微鏡がより好ま
しい。試料室の外壁は、資料室を外界から遮断するもの
が好ましい。外壁の素材としては、ウレタン樹脂が用い
られていることが好ましい。また、試料室は、後述のフ
ィルタなどを用いることによりクリーンルームとするこ
とが好ましい。クリーン度としては、クリーン度１００
万以下のクラスが好ましく、１０万以下のクラスがより
好ましい。ただし、本発明の顕微鏡システムでは、湿度
や温度が制御されるためクリーン度は１０００以上でも
よく、さらにはクリーン度が１００００以上でもよい。
試料としては、生物試料が好適に用いられる。生物試料
は、測定環境の影響を受けやすい。本発明によれば、測
定環境を一定に保つことができるため生物試料の測定に
好適に用いることができるのである。顕微鏡を使用する
場合、そのステージや顕微鏡の鏡筒が３次元的に移動す
ることにより測定状況を制御される。これらの移動は後
述の指令部からの指令により遠隔的に行われる。本発明
の顕微鏡システムによれば、温度、湿度、温度差といっ
た試料に接する試料室内の雰囲気を所望の条件となるよ
うに制御することが可能となる。

【０００７】［指令部］観測する生物試料に応じて、試
料室の温度、湿度または風速に関する情報が、ポインテ
ィングデバイスなどを用いて入力されると、当該情報
が、温度制御装置、湿度制御装置、送風制御装置に出力
される。また、試料を観測するに当たり、指令部から顕
微鏡の電源のＯＮ／ＯＦＦやステージの調整などに関す
る指令が出される。この指令部には、必要に応じて測定
された像を記録する出力記録部や、出力をモニターする
モニター部を有しても良い。

【０００８】電子顕微鏡を用いて測定された試料に関す
る情報においては、結像に寄与する電子の数が少ない場
合がある。この場合、例えば、マイクロチャネルプレー
トなどを用いて電子を増強することが好ましい。このよ
うに電子信号を増強しても、Ｓ／Ｎ比は高くならず、画
質が低下する恐れがある。そこで、本発明の顕微鏡シス
テムでは、撮影像取り込み手段と、補正手段が設けられ
ていることが好ましい。試料に関する情報は、撮影像取
り込み手段により取りこまれた試料の情報は、そのまま
コンピュータなどに記憶されてもよいし、補正手段によ
り補正された後、コンピュータなどに記憶されてもよ
い。

【０００９】［送風制御装置］送風制御装置は、試料室
に連結して設けられ、試料室内に風を送ることで、試料
室内に空気流をもたらし、試料室内の環境を一定に保
つ。送風量は、一定量であってもよいし、下記の温度制
御装置や湿度制御装置と関連して、環境に応じた送風量
を提供できるようになっていてもよい。また、送風制御
装置の送風口、排風口には試料室中の粉塵や微生物など
を除去するためのフィルタが設けられていることが好ま
しい。このようなフィルタとしては、ＨＥＰＡフィルタ
が挙げられる。

【００１０】［温度制御装置］温度制御装置は、加熱装
置電源に連結された加熱装置と、冷却装置電源に連結さ
れた冷却装置とからなっていてもよいし、いずれか一つ
のみであってもよい。図２に本発明の温度制御装置のブ
ロック図の一例を示す。本発明の温度制御装置は、試料
室内に設置されてもよい温度センサー（１１）と、温度
センサーに連結された信号処理部（１２）及びマイクロ
コンピュータ（１３）と、温度センサーからの電気信号
を増幅する増幅器（１４）と、増幅器に連結された比較
回路（１６）と、増幅器及び比較回路に連結されたメモ
リー回路（１５）と、比較回路に連結され、加熱装置電
源（または冷却装置電源）（１８）に連結されたコント
ローラ（１７）とを含む。

【００１１】設定した試料室内の温度（設定温度）に関
する情報は、メモリー回路（１５）に入力され記憶され
る。メモリー回路への入力は、メモリー回路に連結され
た図示しないポインティングデバイスを用いて行うこと
ができる。温度制御装置に内蔵されてもよい温度センサ
ー（１１）は、試料室内の温度情報を電気信号Ｓ１に変
換する。変換された電気信号Ｓ１は、温度制御装置に内
蔵された信号処理部（１２）及びマイクロコンピュータ
（１３）に伝達される。信号処理部（１２）及びマイク
ロコンピュータ（１３）に伝達された電気信号Ｓ１は、
信号処理部（１２）およびマイクロコンピュータ（１
３）により温度情報に変換される。変換された温度情報
は、図示しない表示部に表示されてもよい。同時に電気
信号Ｓ１は、増幅器（１４）により増幅された後、比較
回路（１６）及びメモリー回路（１５）へ出力される。
メモリー回路（１５）は記録内容Ｓ２を比較回路（１
６）へ出力する。比較回路（１６）は、電気信号Ｓ１と
記憶内容Ｓ２を比較し、比較結果Ｓ３をコントローラ
（１７）へ出力する。

【００１２】比較回路（１６）は、メモリー回路（１
５）から入力された設定温度に関する記録内容Ｓ２と、
センサーにより常時測定され得られる試料室の温度に関
する電気信号Ｓ１とを比較する。比較した結果、Ｓ１及
びＳ１の温度情報に相違がなければ、または相違がある
一定の範囲内であれば、コントローラに信号を出さない
か、又はコントローラを作動させない信号を出すＳ３。
一方、Ｓ１及びＳ２に正の差がある又は一定以上の正の
差がある場合は、バイアス電圧を増加させ、加熱を止め
る又は加熱を弱くするように加熱装置電源に動作する。
（あるいは、冷却装置電源に冷却を始める、又は冷却を
強くするように動作する。）また、Ｓ１及びＳ２に負の
差がある又は一定以上の負の差がある場合は、バイアス
電圧を減少させ、加熱する又は加熱を強めるように加熱
装置電源に動作する。（あるいは、冷却装置電源に冷却
を止める、又は冷却を弱めるように動作する。）このよ
うにして試料室内の温度を制御し、試料室内の温度が設
定値又は設定値から一定の範囲内の温度となった時点
で、コントローラの動作が停止する。センサー、比較回
路は動作しつづけ、測定値と、記憶された設定値との比
較が継続して行われる。その結果、測定値と記憶された
設定値とに相違又は一定値以上の差が生じた場合は、上
記動作が繰り返し行われることにより、試料室は一定温
度に保たれる。なお、送風制御装置をも含めて試料室内
の温度が制御される結果、試料室内の温度差は、１度以
内に制御することが可能である。

【００１３】[湿度制御装置]湿度制御装置は、試料室と
連結され、試料室内の湿度を制御する。湿度制御装置
は、加湿装置電源に連結された加湿装置と、除湿装置電
源に連結された除湿装置とからなっていてもよいし、い
ずれか一つのみであってもよい。図３に本発明の湿度制
御装置のブロック図の一例を示す。この本発明の湿度制
御装置は、試料室内に設置されてもよい湿度センサー
（２１）と、湿度センサーに連結された信号処理部（２
２）及びマイクロコンピュータ（２３）と、湿度センサ
ーからの電気信号を増幅する増幅器（２４）と、増幅器
に連結された比較回路（２６）と、増幅器及び比較回路
に連結されたメモリー回路（２５）と、比較回路に連結
され、加湿装置電源（または除湿装置電源）（２８）に
連結されたコントローラ（２７）とを含む。

【００１４】設定した試料室内の湿度（設定湿度）に関
する情報は、メモリー回路に入力され記憶される。メモ
リー回路への入力は、メモリー回路に連結された図示し
ないポインティングデバイスを用いて行うことができ
る。湿度制御装置に内蔵されてもよい湿度センサーは、
試料室内の湿度情報を電気信号Ｓ１に変換する。変換さ
れた電気信号Ｓ１は、湿度制御装置に内蔵された信号処
理部及びマイクロコンピュータに伝達される。伝達され
た電気信号は、信号処理部およびマイクロコンピュータ
により湿度情報に変換される。変換された湿度情報は、
図示しない表示部に表示されてもよい。同時に電気信号
Ｓ１は、増幅器により増幅された後、比較回路及びメモ
リー回路へ出力される。メモリー回路は記録内容Ｓ２を
比較回路へ出力する。比較回路は、電気信号Ｓ１と記憶
内容Ｓ２を比較し、比較結果Ｓ３をコントローラへ出力
する。

【００１５】比較回路は、メモリー回路から入力された
設定湿度に関する記録内容Ｓ２と、センサーにより常時
測定され得られる試料室の湿度に関する電気信号Ｓ１と
を比較する。比較した結果、Ｓ１及びＳ１の湿度情報に
相違がなければ、または相違がある一定の範囲内であれ
ば、コントローラに信号を出さないか、又はコントロー
ラを作動させない信号を出すＳ３。一方、Ｓ１及びＳ２
に正の差がある又は一定以上の正の差がある場合は、バ
イアス電圧を増加させ、加湿を止める又は加湿を弱くす
るように加湿装置電源に動作する。（あるいは、除湿装
置電源に除湿を始める、又は除湿を強くするように動作
する。）また、Ｓ１及びＳ２に負の差がある又は一定以
上の負の差がある場合は、バイアス電圧を減少させ、加
湿する又は加湿を強めるように加湿装置電源に動作す
る。（あるいは、除湿装置電源に除湿を止める、又は除
湿を弱めるように動作する。）このようにして試料室内
の湿度を制御し、試料室内の湿度が設定値又は設定値か
ら一定の範囲内の湿度となった時点で、コントローラの
動作が停止する。センサー、比較回路は動作しつづけ、
測定値と、記憶された設定値との比較が継続して行われ
る。その結果、測定値と記憶された設定値とに相違又は
一定値以上の差が生じた場合は、上記動作が繰り返し行
われることにより、試料室は一定湿度に保たれる。

【００１６】[測定方法の例]以下に本発明の顕微鏡シス
テムを用いた試料の測定方法の一例を示す。まず、測定
したい試料を準備する。試料室の環境を、その試料にふ
さわしい環境に制御する。試料室に入り、試料を顕微鏡
に設置し、光学系などの微調整を行う。人が試料室に入
ることで、試料室内の環境が変化するが、本発明の顕微
鏡システムでは、試料にふさわしい環境へと急速に調整
される。そして、測定中も一定の環境が維持されること
となる。このように測定環境が制御されることで、例え
ば生物試料を用いた場合で長時間測定する必要がある場
合であっても好適に測定することができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の顕微鏡システムによれば、温
度、湿度、温度差といった試料に接する試料室内の雰囲
気を好ましい雰囲気に制御することが可能となる。本発
明によれば、生物細胞を長期間に渡って測定することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の顕微鏡システムの概要を表す
図である。

【図２】図２は、本発明の温度制御装置のブロック図で
ある。

【図３】図３は、本発明の湿度制御装置のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１試料室２指令部３送風制御装置４温度制御装置（加熱装置）５温度制御装置（冷却装置）６湿度制御装置７顕微鏡８フィルタ１１温度センサー１２信号処理部１３マイクロコンピュータ１４増幅器１５比較回路１６メモリー回路１７コントローラ１８加熱装置電源（冷却装置電源）２１湿度センサー２２信号処理部２３マイクロコンピュータ２４増幅器２５比較回路２６メモリー回路２７コントローラ２８加湿装置電源（除湿装置電源）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G043 AA03 BA16 CA09 DA08 EA01 FA01 FA02 GA07 GA28 GB07 NA06 2H052 AA09 AD23 AF20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顕微鏡が設置され、試料を観察するための
試料室と、試料室の外部にあり、顕微鏡と電子的に連結され、試料
室内の測定状況や試料室内の雰囲気を制御する指令を行
う指令部と、試料室に連結して設けられ、試料室内に風を送る送風制
御装置と、試料室に連結して設けられ、試料室内を加熱又は冷却す
る温度制御装置と、試料室内の湿度を制御する湿度制御装置とを含む、顕微
鏡システム。
【請求項２】顕微鏡が蛍光顕微鏡である請求項１に記載
の顕微鏡システム。
【請求項３】試料室内に、粉塵や微生物を除去するため
のフィルタをさらに含む請求項１又は請求項２に記載の
顕微鏡システム。
【請求項４】生物細胞の測定に用いられる請求項１、請
求項２又は請求項３に記載の顕微鏡システム。