JP2012230112A - 微小検体固定装置および微小検体の固定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 上面11が親水性を有する基台10上に、開口部31を有する撥水膜30を形成する。加熱冷却ステージ20を冷却モードにして基台30を冷却すると開口部31内に水滴110が結露する。微小検体112を水滴110の近傍に移動すると、メニスカス力により微小検体112が水滴110に取り込まれる。この後は、加熱冷却ステージ20を加熱モードに切り換え、水滴110を揮発させると、水滴110の凝集力により微小検体112が基台1上に固定される。
【選択図】 図8
Description
以下、この発明の微小検体固定装置の実施形態の一例について、図1、図2を参照して説明する。
微小検体固定装置100は、擦りガラス等の板状部材からなる基台10と、基台10の底面に接触して配置された加熱冷却ステージ20と、基台10の上面に形成された撥水膜30とを備える。
結露検出部50を含む基台10の上面11上全体は撥水膜30で覆われている。
撥水膜10には平面視で円形の多数の第1の開口部31が形成されており、該第1の開口部31に対応する上面11、すなわち、親水面が露出されている。
ガラス面に撥水膜を形成する方法は、種々、知られているが、例えば、金属酸化物微粒子およびシラン化合物等を含む処理液中に浸漬した後、水、エタノール等で表面を洗浄する方法がある。
結露検出部50の2個の端子91および93は、リード線95、96によりDC電源60に接続され、残りの2個の端子92および94は、リード線97、98により制御部70に接続されている。
制御部70は、加熱冷却ステージ20を加熱モードと冷却モードに切り換える切替素子を含むドライブ回路を有しており、リード21、22により加熱冷却ステージ20に接続されている。
また、制御部70は、接続線71により結露表示部80に接続されている。
結露表示部80は、結露状態が検出された際に、制御部70からの信号により結露状態になったことを表示するものである。
以下、本発明の微小検体固定装置の各部の構成および作用と、その微小検体固定装置を用いた固定方法に関して詳述する。
図5は、撥水膜30の第1の開口部31から基台10の親水面である上面11が外部に露出された状態を示す。
図5の状態において、制御部70より、加熱冷却ステージ20に吸熱作用を生じさせる電流を流し、基台10を冷却すると、空気中の水蒸気が、基台10の第1の開口部31から露出された基台10の上面11に水滴110として付着する。
この場合、水滴110は、図4に図示される如く、第2の開口部32内にも形成されるが、撥水膜30で覆われている領域には生じない。
撥水膜30の第2の開口部32内に水滴110が結露されたことは、結露検出部50で検出され、結露表示部80にて表示されるため、作業者は結露発生時を確認することができる。結露検出部50による結露検出動作については後述する。
このメニスカス力は、微小検体112とナノピンセット115のアーム116、117との間に作用する静電気による吸着力、あるいは原子間力や分子間力よりも大きい。このため、ナノピンセット115のアクチュエータへの電流供給を絶って可動レバー117を開くと、微小検体112は水滴110中に取り込まれる。
この加熱冷却ステージ20の放熱作用により基台10が加熱され、水滴110が揮発する。水滴が揮発することにより、微小検体112と基台10の上面11との間に凝集力が作用し、微小検体112は、基台10の上面11に固定される。
このような状態とした後、微小検体112が固定された基台10を電子顕微鏡等の評価または分析用装置のステージに取り付けて所望の作業を行う。
また、微小検体112を取り込むための第1の開口部31を、基台10上に多数個形成するので、1つの基台10上に多数の微小検体112を固定することができ、評価や分析を能率的に行うことができるとともに、試料の保管も容易となる。
図10は、図2に図示された、結露検出用電極51および三個の容量検出用電極52、53、54を含む結露検出回路図である。
図10の容量式ブリッジ回路において、容量、電流および電流の向き、直流電源電圧Eを図示の通りとする。図10におけるノードA、B、C、Dは、それぞれ、図2の端子93、94、91、92に接続される。
BDCBの閉ループより(式2)が成立する。
EADCEの閉ループより(式3)が成立する。
I1=I2+I5 ・・・・ (式4)
また、D点を流れる電流より(式5)が成立する。
I4+I5=I3 ・・・・ (式5)
また、電流計の抵抗をRとすると(式8)が成立する。
V5=I5R ・・・・ (式8)
また、(式10)を満たさないときはBD間に電流が流れる。
C1C3=C2C4 ・・・・ (式10)
このような状態では、(式10)が満足されるので、DB間には電流I5は流れず、電流は検出されない。
ここで、結露検出用電極51上に水滴110が付着すると、図4に図示される如く、結露検出用電極51の一方の電極51aと他方の電極51b間には水滴110が介在され、結露検出用電極51における容量C4が増大し、(式10)が満足されなくなる。結露後の結露検出用電極51から得られる容量C4は、例えば、25PF程度となり、結露前の2PF程度から大きく変化する。このため、BD間には(式9)に示す電流I5が流れる。
このBD間に流れる電流I5を検出し、制御部70から結露表示部80に表示制御信号を供給し、結露表示部80にて水滴110が結露したことが表示される。
実施形態1では、微小検体112を固定する固定領域と、結露検出用電極51を含む結露検出部50が形成される領域とは、同一の基台10上に形成されている。
これに対し、図11に図示される本発明の実施形態2では、微小検体を固定する固定領域と、結露検出用電極を含む結露検出部が形成される領域とは異なる基台に形成するようにしたものである。
以下、本発明の微小検体固定装置の実施形態2について説明する。但し、実施形態1と同一の部材には、同一の図面参照番号を付して、その説明を省略する。
(1)基台10を加熱冷却ステージ20上に搭載する場合で説明した。しかし、加熱して水滴110を揮発するのは、例えば、赤外線等の熱線にて行うことも可能であり、この場合には、基台10と加熱手段とを密着して配置する必要はない。
また、時間的余裕がある場合には、加熱手段を用いることなく揮発させることも可能である。
(3)結露検出機能を有するものとする場合でも、基台10または10b上には、結露検出用電極51のみを設け、三個の容量検出用電極52、53、54は別の部材に形成するようにしてもよい。
(6)結露検出用電極51、容量検出用電極52、53、54上にも親水性を持たせるようにしても良い。
10a 第1の基台
10b 第2の基台
11 上面(親水面)
20 加熱冷却ステージ
30 撥水膜
30a 第1の撥水膜
30b 第2の撥水膜
31 第1の開口部
32 第2の開口部
50 結露検出部(結露検出回路)
51 結露検出用電極
52、53、54 容量検出用電極
60 DC電源
70 制御部
80 結露表示部
100、200 微小検体固定装置
110 水滴
112 微小検体
115 ナノピンセット
Claims (12)
- 表面の少なくとも一部に親水面を有する基台と、
前記基台上に設けられ、前記基台の親水面の少なくとも一部を外部に露出する開口部を有する撥水膜と、
前記基台を冷却または加熱する加熱冷却ステージと、
前記加熱冷却ステージを、前記基台を冷却する冷却モードと前記基台を加熱する加熱モードに切り換える制御部と、を具備することを特徴とする微小検体固定装置。 - 請求項1に記載の微小検体固定装置において、前記基台上に水滴の結露を検出するための一対の電極を含む結露検出用電極が設けられていることを特徴とする微小検体固定装置。
- 請求項2に記載の微小検体固定装置において、前記結露検出用電極は、前記基台と一体的にまたは別体の基台上に設けられた前記撥水膜の他の開口部内に設けられていることを特徴とする微小検体固定装置。
- 請求項2または3に記載の微小検体固定装置において、前記基台上に、前記結露検出用電極を含む結露検出用回路が設けられていることを特徴とする微小検体固定装置。
- 請求項4に記載の微小検体固定装置において、前記結露検出用回路は、前記別の開口部内に設けられた前記結露検出用電極の他、前記撥水膜に覆われた三個の容量検出用電極を含み、これらの電極を接続した容量式ブリッジ回路であることを特徴とする微小検体固定装置。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の微小検体固定装置において、前記加熱冷却ステージは、ペルチェ素子を含むことを特徴とする微小検体固定装置。
- 表面の少なくとも一部に親水面を有する基台、前記基台上に設けられ、前記基台の親水面の少なくとも一部を外部に露出する開口部を有する撥水膜、前記基台を冷却または加熱する加熱冷却ステージ、および前記加熱冷却ステージを、前記基台を冷却する冷却モードと前記基台を加熱する加熱モードに切り換える制御部を有する微小検体固定装置を準備する工程と、
前記制御部により加熱冷却ステージを冷却モードに設定し、前記基台を冷却して前記開口部内の前記親水面上に水滴を結露する工程と、
微小検体を前記結露した水滴に接触し、メニスカス力により前記水滴内に取り込む工程と、
前記制御部により加熱冷却ステージを加熱モードに切り換え、前記基台を加熱して前記水滴を揮発し、前記水滴が揮発する際の凝集力により前記検体を前記基台の上面に固定する工程と、を具備することを特徴とする微小検体の固定方法。 - 請求項7に記載の微小検体の固定方法において、前記基台上に水滴の結露を検出するための一対の電極を含む結露検出用電極が設けられた前記微小検体固定装置を準備する工程を含むことを特徴とする微小検体の固定方法。
- 請求項7に記載の微小検体の固定方法において、前記結露検出用電極は、前記基台と一体的に、または別体の基台上に、設けられた前記撥水膜の他の開口部内に設けられていることを特徴とする微小検体の固定方法。
- 請求項8または9に記載の微小検体の固定方法において、さらに、前記結露検出用電極を用いて、前記別の開口部内に水滴が結露したことを検出する工程を有することを特徴とする微小検体の固定方法。
- 請求項10に記載の微小検体の固定方法において、前記別の開口部内に水滴が結露したことを検出する工程は、前記結露検出用電極を含む前記基台上に設けられた結露検出用回路を用いることを特徴とする微小検体の固定方法。
- 請求項7乃至請求項11のいずれか1項に記載の微小検体の固定方法において、前記加熱冷却ステージは、ペルチェ素子を含むことを特徴とする微小検体の固定方法。
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