JP2015230377A - マイクロキャビティープレパラート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、微小生体を破壊することなく生きたまま簡便に観察せしめるプレパラートを提供することを目的とする。【解決手段】一対の透明で平行な観察面４、５を有する平板状の本体１と、前記観察面４、５の一方に少なくとも１つ形成された凹構造であるマイクロキャビティー２と、前記マイクロキャビティー２を覆うためにかぶせるカバーグラス７を保持するためのストッパー３とが形成されており、前記マイクロキャビティー２の底面は前記観察面４、５のうち当該マイクロキャビティーが形成されていない側の観察面５に平行に作り、前記マイクロキャビティー２の大きさが前記カバーグラスで前記検体をおおったときに前記微小生体を破壊することなく保持することが可能な大きさとすることによって上記課題を解決した。【選択図】図１

Description

この発明は、顕微鏡などの光学観察機器に用いられるプレパラートであって、液体中に自在に浮遊する検体の観察に用いられ、特にその表面にマイクロキャビティーが形成されているマイクロキャビティープレパラートに関する。

従来、顕微鏡などの光学観察機器に用いられるプレパラートとしては、例えば７６ｍｍ×２６ｍｍ×１ｍｍ程度の大きさのスライドガラスと呼ばれる透明な板ガラスの上に観察試料を置いて、この試料に照射された光の透過光または反射光を拡大結像して試料観察が行われるのが通常であった。このとき、観察される試料が液体中で流動するような試料である場合は、その試料の動きを制限するために例えば１８ｍｍ×１８ｍｍ×０．１５ｍｍ程度の極めて薄いカバーグラスと呼ばれる透明なガラス板を試料の上に置いて観察する場合が多い。そのため、観察される試料は、スライドガラスとカバーグラスとで挟持されて実質的に固定した状態で観察されることになる。

一方、生体を生きたまま保持して観察するためのスライドガラスとしては、試料観察領域が抜かれたスペーサー領域を形成しておき、試料観察領域を生体にかぶせることによって生体を破壊することなく生きたまま観察できるようなものも提案されている（特許文献１）。

また、近年では、試料の形態に応じてプレパラートを加工して観察に適した形状としたものも多数見られるようになった。特に、光学顕微鏡の電子化に伴って観察像の二次元や三次元情報に対する座標を明確にするためにプレパラート上に基準点を加工したものが出現するようになってきた（特許文献２）。

特開２０００−０１００１７号公報 特開２００９−０３６９６９号公報

しかしながら特許文献１に示すような従来のプレパラートにおいては、液体中で動き回るような生体や、数〜数百μｍ程度の微小生体を取り扱う場合に大きな倍率で拡大して観察する必要があるため、そのような微小生体を狭い生体観察領域に閉じ込めて観察しようとする場合、生体観察領域が生体に当たらないように狙って破壊することなくこの生体観察領域に閉じ込めるのが困難であるという課題を有していた。

また、観察したい微小生体が流体中に浮遊して動き回っているような観察試料である場合は、生態観察領域からその流体が溢れ出てプレパラート周辺を汚染してしまう場合があるという課題を有していた。

さらにまた、上記のような液体中で動き回るような生体や、数〜数百μｍ程度の微小生体を、複数の微小領域に区分して隔離し観察することはさらに困難となるという課題を有していた。

本発明は、微小生体を破壊することなく生きたまま簡便に観察せしめるプレパラートを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のマイクロキャビティープレパラートは、一対の透明で平行な観察面を有する平板状の本体と、前記観察面の一方に少なくとも１つ形成された凹構造であるマイクロキャビティーと、前記マイクロキャビティーを覆うためにかぶせるカバーグラスを保持するためのストッパーとが形成されており、前記マイクロキャビティーの底面は前記観察面のうち当該マイクロキャビティーが形成されていない側の観察面に平行に作られており、前記マイクロキャビティーの大きさがカバーグラスで検体をおおったときに微小生体を破壊することなく保持することが可能な大きさとすることにより、微小生体を破壊することなく容易に生態観察領域であるマイクロキャビティー内に閉じ込めて観察することが可能となり、上記課題を解決することが可能となった。

さらに、上記マイクロキャビティーに上記カバーグラスをかぶせたときに、前記マイクロキャビティーから溢れた観察試料に付随する流体を溜めるための液溜めを前記マイクロキャビティーが形成されている上記観察面に隣接して形成された構造とすることにより、前記観察試料に付随する流体が当該マイクロキャビティープレパラートから流れ落ちて周囲を汚染することなく安全に前記観察試料を観察することが可能となり、上記課題を解決することができた。

また、上記マイクロキャビティーにおいて、観察面内のサイズを１０〜５００μｍ、深さを１〜２００μｍの間で適切に調整することによって、微小細胞や細菌レベルからプランクトンや細胞組織にいたる数μｍから数百μｍの広い範囲の大きさを持った微小生体を所定の閉じ込めサイズの空間に閉じ込めて生きた状態で観察することが可能となり、上記課題を解決することができた。

そして、上記マイクロキャビティーを行列状に複数配列することにより、微小生体を複数の微小領域に区分して観察することが容易となり、上記課題を解決することができた。

一方、上記行列状に配置されている各マイクロキャビティーに対応して観察面内の位置決めをするための位置決めスケールを当該マイクロキャビティーに隣接するように形成することにより、前記各マイクロキャビティーの行列座標あるいはそれに対応するキャビティー名および各マイクロキャビティー内部の三次元座標情報を容易に読み取ることができるため微小生体を複数の微小領域に区分して観察することが容易になり、上記課題を解決することができた。

本発明のマイクロキャビティープレパラートは、活動動作している微小生体を生きたままで微小領域に閉じ込めて活動領域を制限することができるために、顕微鏡等を用いて高倍率でこれら微小生体の観察をするのが容易になるという効果を有する。

そのため、細菌や細胞中の生体活動を実時間で観察したり、細胞の増殖を時系列的に観察したりすることが容易になり、さまざま生体研究や医療活動が利便になるという効果を有する。
一方、本発明のマイクロキャビティープレパラートは、検体を行列状に配列した複数の微小領域に区分して観察すること、すなわち複数の検体を１つのプレパラート上に区分けして順次効率的に観察することが可能となり、大量の検体の検査や複数の検査項目を個別に行うなどの作業を容易にすることができるという効果を有する。

さらにまた、本発明のマイクロキャビティープレパラートに形成した行列状に複数配列したマイクロキャビティーの各々の近傍には位置決めスケールが形成されているため、これら位置決めスケールの三次元座標を基準として前記マイクロキャビティー内部に入れられた微小生体の三次元情報を定めることができるために、観察した微小生体の観察データを三次元の空間座標と対応付けることが容易になり、データベース化し易いという効果を有する。また、これは位置決めスケールを読み取りながら多数の微小生体を自動計測することも可能ならしめるという効果を有する。

上記位置決めスケールの近傍にそれ対応した記号を付しておけば、計測データが整理し易くなるという効果を有する。

本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第1実施形態を示す模式的断面図である。 図１の本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造を示す模式的平面図である。 本発明のマイクロキャビティープレパラートの使用方法の第１実施形態を示す説明図である。 本発明のマイクロキャビティープレパラート表面が疎水状態の場合を示す模式的断面図であり、（ａ）は滴下状態を、（ｂ）はカバーグラスをかけた状態を示す。 本発明のマイクロキャビティープレパラート表面が親水状態の場合を示す模式的断面図であり、（ａ）は滴下状態を、（ｂ）はカバーグラスをかけた状態を示す。 本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第２実施形態を示す模式的平面図である。 本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第２実施形態を示す模式的断面図である。（ａ）は図６のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面図である。 本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第３実施形態を示す模式的平面図である。 図８に示す模式的平面図におけるＡ−Ａに沿った断面を示す模式的断面図である。 本発明のマイクロキャビティープレパラートに形成した位置決めスケールを構成した第４実施形態を示す模式拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第1実施形態を示す模式的断面図であり、図２は、図１の本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造を示す模式的平面図である。図１と図２において、１は本体、２はマイクロキャビティー、３はストッパー、４と５は観察面である。
図１と図２から明らかなように、本発明のマイクロキャビティープレパラートは、本体１の観察面４側にマイクロキャビティー２とストッパー３とが形成されている。

本体１は、ガラスや樹脂などの透明な材料で形成されており、少なくとも一対の透明な平行平面４と５とからなる観察面を有している。図１と図２で示す場合においては、ストッパー３で囲繞される領域とそれに対向して平行な平面領域が観察面に対応する。この観察面以外の領域に対しては、本体１は平行平面で構成されている必要もなければ、透明である必要もない。むしろ、観察面４と５以外の領域は、光の反射などによる迷光が発生しにくいように光吸収性の処理（例えば、つや消し黒色処理）がされている方が望ましい場合もある。

本体１の寸法としては、一般の光学顕微鏡で用いられている寸法である７６ｍｍ×２６ｍｍ×１ｍｍ程度とするのが取り扱い易いため望ましいが、用途によっては必ずしもこの寸法にする必要はない。
本実施形態においては、マイクロキャビティー２は行列状に複数配列されているが、観察面４上に1つだけ形成しても良いし、複数のマイクロキャビティー２を行列状以外の形状、例えば、円弧状に配列したり、ランダムに配置したりしても良いことは言うまでもない。

マイクロキャビティー２の寸法としては、観察面４内のサイズを１０〜５００μｍ、深さを１〜２００μｍとするのが好ましい。光学顕微鏡の分解能は０．５μｍ程度であるため、寸法が１μｍ程度以上の細菌や細胞が観察対象となる場合が多い。１μｍ程度の微小生体である細菌を空間的に制限して補足し、また充分な活動が可能な領域寸法としては、１０μｍ×１０μｍ×１μｍ程度の立方体形状をしたマイクロキャビティーや直径１０μｍ深さ１μｍ程度の円柱形状が大きさの最小値となる。

また、臓器細胞や血球の大きさは１０〜３０μｍ程度、筋細胞や骨格細胞や神経細胞の大きさは１００μｍ程度、さらに多くのプランクトンの大きさは１〜２００μｍ程度であり、これらが充分活動が可能な領域寸法としては、５００μｍ×５００μｍ×２００μｍ程度の立方体や直径５００μｍ深さ２００μｍ程度の円柱形状があれば充分である。

このようにして、マイクロキャビティーはカバーグラスで検体をおおったときに微小生体を破壊することなく保持することが可能な大きさとして、具体的には観察すべき微小生物である検体の大きさに対して１０倍程度の大きさのマイクロキャビティーとすることによって、その検体の活動を制限することなく、また顕微鏡倍率を高くしても充分にその検体の活動に追従可能となる。マイクロキャビティーの大きさがこれよりも小さいと、検体の活動を制限してしまうために目的の観察ができない場合がある。また、マイクロキャビティーの大きさがこれよりも大きくなると、高倍率の観察においては観察位置が検体の動きに追従するのが困難になる場合がある。

一方、ストッパー３は、マイクロキャビティー２を覆ってその中の微小生体検体を閉じ込めるためのカバーグラス７を保持する機能を有している。そのため本実施形態においては、図１と図２に示すように、ストッパー３はカバーグラス７の外周を囲んで保持するような凸形状に形成されている。

図１に示すストッパー３の高さは、カバーグラス７が横滑りしないで保持できる程度の高さがあれば充分であり、例えば、０．１〜０．３ｍｍ程度あれば充分である。もちろん、ストッパー３の高さをこれよりも高くすることは製造上の支障がない限り問題はないため、樹脂成形で作る場合は０．５ｍｍ以上としてもよい。

さらに、図２に示すように、ストッパー３は、カバーグラス７の全周を規制せずその頂点近傍のみを規制するように形成されている。このようにすることによって、ピンセットなどを用いてカバーグラス７をストッパー３内に取り付けたり取り外したりするときの作業性を良くすることができる。もちろん、カバーグラス７の１辺中央部近傍を除き、全周をストッパー３で規制しても良いし、使用方法によっては完全にカバーグラス７の全周を規制するような閉じた形状から構成されたストッパー３としても良い。

また、本体１を形成する材料としては、透明な観察面４および５を形成できる材料であればどのような材料を用いても良い。一般に、プレパラートの材料としては、安価な珪酸ナトリウムガラスや硼珪酸ガラスあるいはバリウム硼珪酸ガラスなどを使う場合が多いが、紫外領域の観察光を用いる場合や、蛍光観察する場合は石英ガラスや低アルカリガラスなどを用いることもある。

このように無機ガラスを用いる場合について、ストッパーやマイクロキャビティーなどの表面加工をする方法について簡単に説明する。これら両方の構造を無機ガラス上に作製する場合は、フォトリソグラフィーによりこれら構造に対応したレジストパターンを形成する方法がある。このレジストパターンとしては、これら構造物に対応した部分にレジストを残すパターンと、これら構造物に対応した部分以外の場所にレジストを残すパターンの２種類がある。前者のパターンにおいては、１００〜３００μｍの厚みにレジストを形成することによって、そのままストッパーとして用いることが可能となる。また、後者のパターンにおいては、１〜２００μｍの厚みにレジストを形成することによって、そのままマイクロキャビティーとして用いることが可能となる。

一方、ストッパーに対応したパターンのレジストを無機ガラス上に形成した後、ガラスをフッ酸でエッチングすることによりレジストが形成されていない領域を溶かしてしまうことでストッパーを形成することができる。このエッチングでのガラス除去深さが３００μｍ程度であれば、０．１Ｎ程度の希フッ酸を用い常温または所定の温度でゆっくりとエッチングをすれば良好な光学面を保った状態でエッチングをすることが可能となる。もしこのエッチングにより表面が荒れた場合は、シリカゾルなどの平坦化剤を表面に塗布して光学面を回復することも可能である。このようにして、無機ガラスを用いたストッパーの形成が可能となる。

また、マイクロキャビティーに対応した部分が除去されたパターンのレジストを無機ガラス上に形成した後、ガラスをフッ酸でエッチングすることによりレジストが形成されていない領域を溶かしてしまうことによりマイクロキャビティーを形成することができる。このときもストッパーの場合と同様に、このエッチングでのガラス除去深さが２００μｍ程度以下であれば、０．１Ｎ程度の希フッ酸を用い常温でゆっくりとエッチングをすれば良好な光学面を保った状態で加工をすることが可能となる。もしこのエッチングにより表面が荒れた場合は、シリカゾルなどの平坦化剤を表面に塗布して光学面を回復することも可能である。このようにして、無機ガラスを用いたマイクロキャビティーの形成が可能となる。

無機ガラスは光学的に優れた特性を有しているが、可視光から近赤外光を用いて微小生体を観察したり、蛍光の影響を受け難い観察をしたりする場合は、透明な樹脂材料を用いることができる。このような材料として、熱可塑性材料としては、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂などを用いることができ、熱硬化性樹脂としては、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）などの透明なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。

上記の熱可塑性樹脂も熱硬化性樹脂もどちらも、加工したい形状を反映した成形型に樹脂原料を流し込んで成形することによって、容易に本発明のマイクロキャビティープレパラートを作製することができる。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との製造方法の違いは、熱可塑性樹脂は加熱溶融させた樹脂をその樹脂の融点よりも低温の金型に流し込んで原料を冷却して硬化させることによって成形するのに対し、熱硬化性樹脂は液状原料をその樹脂の硬化温度以上に加熱された金型に流し込んで熱硬化させることによって成形するところが異なっている。

本発明のマイクロキャビティープレパラートに形成されているマイクロキャビティーを成形する場合に用いる金型としては、一般に電鋳金型とよばれる金型を用いるのが便利である。この金型は、ガラスやシリコーン樹脂あるいは金属薄膜や酸化物薄膜を成膜した樹脂で形成された電鋳基材の上に、フォトリソグラフィーを用いてレジストパターンを形成する。この方法は、無機ガラス上へのストッパーやマイクロキャビティーの形成について説明したのと同じ方法である。

このとき形成するレジストパターンは、ストッパー部が凸形状でマイクロキャビティー部は凹形状となったパターンとする。このようなレジストパターンを形成するには次のようにすればよい。まず、上記電鋳基材上に作製したいマイクロキャビティーの深さと同じ深さの厚みのレジストを塗布する。ここでは、日本化薬株式会社製ＳＵ８ ３０５０（日本化薬株式会社商品名）を用いて成膜する場合を説明する。マイクロキャビティー深さが２００μｍと深い場合は、スピンコーターを用いて一度１００μｍの厚みでレジストを塗布してから８０℃でプレベーキングした後、もう一度１００μｍの厚みでレジストをコートして８０℃でプレベーキングすることによって、２００μｍ厚みのレジスト膜を形成する。その後、前記プレベーキングしたレジスト膜に露光装置を用いてマイクロキャビティーのパターンを焼付けた後、現像定着して仕上げベーキングを行い２００μｍ深さのマイクロキャビティーパターンが形成されたレジスト膜を作製する。

次に、上記マイクロキャビティーパターンが形成されたレジスト膜の上に、スピンコーターを用いて膜厚１００μｍでレジストを塗布しプレベーキングをした後さらにスピンコーターを用いて膜厚１００μｍのレジスト膜を塗布しプレベーキングを行う。このようにして作製したレジスト膜に露光装置を用いてストッパーのパターンを焼き付け、現像定着して仕上げベーキングを行うことによって、ストッパーとマイクロキャビティーが形成されたレジスト膜を製作する。

以上のようにして製作されたストッパーとマイクロキャビティーが形成されたレジスト膜上に、スパッタ法やイオンプレーティング法などを用いて金属クロム膜を３０〜５０ｎｍ成膜し、それを電極としてニッケルメッキを行う。金属クロム膜上に１〜５ｍｍ程度の厚みのニッケルメッキをした後、上記電鋳基材をエッチングで除去する。このとき、残ったニッケルメッキ側にストッパーやマイクロキャビティーのネガパターンが転写されている。この残ったニッケルメッキ側の転写パターンが形成されていない側を研磨加工して、転写パターン側と平行に仕上げ、取り扱い方法によっては取り付け穴等を追加工して、電鋳金型が完成する。

このようにして作製した電鋳金型をねじ留めや真空チャックによって射出成形機の金型のキャビティーに取り付けることにより、通常の射出成形工程を経て本発明のマイクロキャビティープレパラートを成形することが可能となる。
このように電鋳金型を用いた樹脂の射出成形を用いることによって、大量に安価に本発明のマイクロキャビティープレパラートを製造することが可能となる。

もちろん、上記に説明したようなフォトリソグラフィーを用いた方法ではなく、光硬化性樹脂を用いた三次元プリンターによって基材上に微細パターンを三次元に形成してから、その上に電気メッキによって電鋳膜を形成することによって、電鋳金型を作製してもよい。

次に、このようにして作製した本発明のマイクロキャビティープレパラートの使用方法について説明する。

図３は、本発明のマイクロキャビティープレパラートの使用方法の第１実施形態を示す説明図であり、（ａ）は試料滴下工程、（ｂ）はカバーグラスかけ工程、（ｃ）は観察工程である。図３において、６はシリンジ、７はカバーグラスである。なお、図３において、図１および図２に示されている要素と同じ作用を有する要素には同一の符号を付し、その説明を省略した。

図３（ａ）に示す試料滴下工程においては、シリンジ６を用いて観察したい微小生体を含む試料を本体１上に形成された各マイクロキャビティー２に滴下する。滴下する試料の量としては、マイクロキャビティー２の体積よりもやや多目にするのが望ましい。この適量は０．０１〜５０μリットル程度と微量であるため、適切なマイクロシリンジを利用するか、もしくはガラス細工を用いて作製したｎリットルの取り扱いが可能な微細シリンジを利用するのが望ましい。

図３（ｂ）に示すカバーグラスかけ工程は、ピンセットなどを用いてカバーグラス７をストッパー３の内部に形成されているマイクロキャビティー２上にかける工程である。このようにカバーグラス７をかけることによって、試料表面の液面状態を光学的に適した平面形状に保つことが可能となる。また、前記カバーグラス７と観察面４との間に薄い流体膜が形成されるため、その表面張力によって前記カバーグラス７を安定に固定することが可能となる。

このようにして、図３（ｃ）に示す観察工程においては、ストッパー３に規制された状態でカバーグラス７をマイクロキャビティー２上に安定して固定することが可能となるため、本体１を自在に取り扱って光学顕微鏡等の観察装置に取り付けることができる。

図４と図５は、各々本発明のマイクロキャビティープレパラート表面が疎水状態の場合を示す模式的断面図と、本発明のマイクロキャビティープレパラート表面が親水状態の場合を示す模式的断面図であり、各々の図において、（ａ）は滴下状態を、（ｂ）はカバーグラス７をかけた状態を示している。これらの図において、２はマイクロキャビティー、４は観察面、７はカバーグラス、８は試料である。

本発明のマイクロキャビティープレパラート本体を形成する材料が樹脂の場合は、多くの場合図４（ａ）に示すように表面状態は水をはじく疎水状態となり、試料を滴下した直後、試料はマイクロキャビティー２ではじかれて球状の液滴となる。

このように表面が曲率の大きな球面になる場合は、顕微鏡のような光学的な観察装置を用いて試料を観察する場合に結像収差が大きくなるために正確な観察を行うことが困難となる。しかしながら、図４（ｂ）に示すようにカバーグラス７をかけることによって試料表面を実質的に平面とすることが可能となるために、正確な光学観察が可能となる。

一方、本発明のマイクロキャビティープレパラート本体を形成する材料が無機ガラスの場合は、多くの場合図５（ａ）に示すように表面状態は水に対する濡れ性が良い親水状態となり、試料を滴下した直後、試料はマイクロキャビティー２内の壁になじませて入れることが可能となる。

図５（ａ）に示すような状態においては、試料表面はおおむね良好な平面状態となるがこの場合においても試料の量が多すぎると表面の曲率が大きくなるために、光学観察の精度が悪くなる。そのため、この場合も疎水表面の場合と同様に、カバーグラス７をマイクロキャビティー上にかけることによって良好な試料表面を実現することができるためにより高精度の光学観察が可能となると同時に、カバーグラス７による試料の保持をより安定化させることができる。

なお、本体を形成する材料が、無機ガラスであっても樹脂であっても、適正な親水処理または疎水処理を施すことによって、表面の撥水性を調節することができるため、検体の状態に適した取り扱い環境を適宜作り出すことができることは言うまでもない。

［第２実施形態］
図６と図７を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。図６と図７は、各々本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の1実施形態を示す模式的平面図および模式的断面図であり、図７（ａ）は図６のＡ−Ａ断面図であり、図７（ｂ）は図６のＢ−Ｂ断面図である。図６および図７において、９は液溜めである。なお、図６と図７において、図１および図２に示した要素と同様の機能を持った要素には同一の符号を付してその説明を省略した。

図６と図７とに示した実施形態が図１と図２とに示した実施形態と異なっている点は、観察領域４に隣接して液溜め９が形成されている点である。この液溜め９は前記観察面４よりも低い位置に底面を有しており、前記マイクロキャビティーから溢れ出た試料からの流体を溜める作用を有している。そのため、本実施形態によるストッパー３は、前記試料からの流体がこの液溜め９に効率的に導かれるように、流体ガイドの作用を有している。すなわち、本実施形態のストッパー３は、液溜め９に面した部分のみに開口を有した構造となっている。

この液溜め９の寸法は、例えば５ｍｍ×１８ｍｍ×０．５ｍｍの凹状のザグリ形状を２箇所設けている。この寸法は、試料から溢れ出る流体の体積よりも充分大きなサイズであれば前記以外の寸法であっても良いことは言うまでもない。このザグリ寸法は電鋳で作製するには充分深いために、マイクロキャビティーとストッパーの部分のみを電鋳で作製し、液溜め部分は機械加工で作製した金型としてもよいし、電鋳金型を作製するときの基材を機械加工することによって液溜め部をあらかじめ作製した上に既述のフォトリソグラフィーによってマイクロキャビティーとストッパーとを電鋳で形成しても良い。

このような構造とすることによって、試料から溢れた流体がプレパラートから漏れ出て顕微鏡等の観察装置を汚染することがなくなり、安全に使用することができる。

また、試料からの流体をこぼさないように別に用意したポリ袋などの回収袋や回収手段に本発明のマイクロキャビティープレパラートを入れて安全に廃棄することができる。さらに、本発明のマイクロキャビティープレパラート使用後は、マイクロキャビティーと液溜めをシールなどで封入して安全に廃棄することも可能となる。

［第３実施形態］
図８と図９に、本発明の第３実施形態を説明する。図８と図９は、各々本発明のマイクロキャビティープレパラートの構造の第４実施形態を示す模式的平面図と、図８に示す模式的平面図におけるＡ−Ａに沿った断面を示す模式的断面図である。図８および図９において、１０は逃がし、２０はストッパーである。なお、図８と図９において、図６および図７に示した要素と同様の機能を持った要素には同一の符号を付してその説明を省略した。

図８と図９から分かるように、本実施形態で示したマイクロキャビティープレパラートは、観察面４、液溜め９、および逃がし１０が同一平面内に設けられている。そして、観察面４上にはマイクロキャビティー２が行列状に配して形成されており、観察面４は本体１よりも凹状に窪んだ平面内に存在している。ストッパー２０は本体１の外縁部と共通に作られており、カバーグラスよりも若干大きめに作製された観察面４の窪みの壁がストッパー２０の機能を有している。

そのカバーグラスよりも若干大きめに作製された観察面４の窪みの壁で構成された４頂点には、円形状の逃がし１０が形成されている。この逃がし１０は、カバーグラスを観察面４にかぶせるときにその４頂点が前記観察面４の窪みに当たって破損しないようにする機能を有しており、またマイクロキャビティー２に入れた試料の流体を逃がす機能をも有している。

本実施形態においては、観察面４に図示しないカバーグラスをかけたときに、観察面４、液溜め９、および逃がし１０が同一平面内で一体となった凹部の壁と前記カバーグラスの一辺の一部とで作られる壁が液溜め９と逃がし１０の凹形状を構成する。そして、カバーグラスをかけたときに試料から溢れた流体はこのようにして構成された凹形状に溜まるため、プレパラートの表面を汚染することはない。

本実施形態に示す構成とすることによって、観察面４、液溜め９、および逃がし１０が同一平面内で一体となった凹部は電鋳型の基材を機械加工することによって容易に作製することができ、この機械加工された凹部にマイクロキャビティーを作製することによってフォトリソグラフィーの工程を削減することが可能となる。

［第４実施形態］
本発明によるマイクロキャビティープレパラートは、フォトリソグラフィーの技術をベースとして作製するために種々の微細構造を同時に形成することができる。特に、マイクロキャビティーを行列状に配列して、一度に大量の観察を使用とする場合には、このような微細構造を利用して、試料と観察データとを簡便に対応させたり、試料の三次元情報における位置情報の基準が簡便に定められたりすることが望ましい。

以下に、本発明のマイクロキャビティープレパラートにおいて、行列状に配置されている各マイクロキャビティーに対応して観察面内の位置決めをするための位置決めスケールが当該マイクロキャビティーに隣接するように形成することにより、前記各マイクロキャビティーの行列座標あるいはそれに対応するキャビティー名および各マイクロキャビティー内部の三次元座標情報を容易に読み取ることができるため微小生体を複数の微小領域に区分して観察することを可能とした実施形態について説明する。

図１０は、本発明のマイクロキャビティープレパラートに形成した位置決めスケールを設けた第４実施形態を示す模式拡大図であり、１１は位置決めスケール、１２は行符号、１３は列符号である。なお、図１０において、図１と同様の機能を有する要素には同一の符号を付してその説明を省略した。

位置決めスケール１１は、各マイクロキャビティー２に隣接して設けられている。本実施例では、位置決めスケール１１は二本の線分が直交した形状をしており、これら線分の交点座標をその位置決めスケール１１の座標とするものである。このような位置決めスケールは、半導体をはじめとする微細構造を有する種々の素子に通常に使用されているものであり、見易さと位置決め精度を向上させるために様々な形状のものが考案されて使用されている。位置決めスケール１１としては、そのような目的で考案されたどのような形状のスケールを用いても良い。

現在使用されている光学顕微鏡においては、観察画像内の三次元座標を任意に設定できるものがある。このような顕微鏡においては、観察画像内の任意の点を基準として検体の三次元的な寸法を測定したり、面積計算をしたりすることが可能となっている。

本発明のマイクロキャビティープレパラートは、液体中で自在に動き回ることが可能な微小生体を観察することを目的に作製されたものであるため、空間の任意の基準からの三次元座標が得られるとその微小生体の空間運動などを計測するのに便利である。本実施例では、各マイクロキャビティー２に隣接して位置決めスケール１１が形成されているために、プレパラートとの関係を含めて座標読み取りをしたい場合は検体が入っているマイクロキャビティー２を囲む任意の３つの位置決めスケール１１の三次元座標を読み取ることによって、単に座標基準点としたいのであれば検体が入っているマイクロキャビティー２に近接した任意の１つの位置決めスケール１１の座標を読み取ることによって、前記検体の三次元座標を確定することが可能となる。

一方、図１０に示されているように、位置決めスケール１１の近傍には、行符号１２と列符号１３とが記されている。このような、行符号１２や列符号１３を付すことによって、各マイクロキャビティー２の行列要素としての位置情報を直ちに知ることができる。本実施形態においては、行符号１２と列符号１３として観察者が直感的に分かり易いようにアルファベット文字を用いたが、バーコードなどの装置が自動的に読み取り易い符号を用いても良いことは言うまでもない。

以上説明したように、本発明のマイクロキャビティープレパラートは、光学顕微鏡などで微小生体の観察を生きたままで簡便に行うことができるように、一対の透明で平行な観察面を有する平板状の本体と、前記観察面の一方に少なくとも１つ形成された凹構造であるマイクロキャビティーと、前記マイクロキャビティーを覆うためにかぶせるカバーグラスを保持するためのストッパーとが形成されており、前記マイクロキャビティーの底面は前記観察面のうち当該マイクロキャビティーが形成されていない側の観察面に平行に作り、前記マイクロキャビティーの大きさが観察すべき検体の大きさの１０倍程度とすることにより、微小生体を破壊することなく容易に生態観察領域であるマイクロキャビティー内に閉じ込めて観察することが可能となった。このことにより、液体中で自在に動き回る微小生体の動きを光学顕微鏡視野内に制限することができるようになり、高倍率の観察を行う場合においても検体の追跡を簡単に行うことができるようになった。

１ 本体、 ２ マイクロキャビティー、 ３、２０ ストッパー、 ４、５ 観察面、 ７ カバーグラス、 ９ 液溜め、 １１ 位置決めスケール

Claims (5)

1. 一対の透明で平行な観察面を有する平板状の本体と、微小生体を内部に含む検体を保持するために前記観察面の一方に少なくとも１つ形成された凹構造であるマイクロキャビティーと、前記マイクロキャビティーを覆うためにかぶせるカバーグラスを保持するためのストッパーとが形成されており、前記マイクロキャビティーの底面は前記観察面のうち当該マイクロキャビティーが形成されていない側の観察面に平行に作られており、前記マイクロキャビティーの大きさが前記カバーグラスで前記検体をおおったときに前記微小生体を破壊することなく保持することが可能な大きさとなっていることを特徴とするマイクロキャビティープレパラート。
2. 前記マイクロキャビティーに前記カバーグラスをかぶせたときに、前記マイクロキャビティーから溢れた観察試料に付随する流体を溜めるための液溜めが、前記マイクロキャビティーが形成されている前記観察面に隣接して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロキャビティープレパラート。
3. 前記マイクロキャビティーは、観察面内のサイズが１０〜５００μｍ、深さが１〜２００μｍであることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１つに記載のマイクロキャビティープレパラート。
4. 前記マイクロキャビティーは、行列状に配列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のマイクロキャビティープレパラート。
5. 前記行列状に配置されている各マイクロキャビティーに対応して観察面内の位置決めをするための位置決めスケールを当該マイクロキャビティーに隣接するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロキャビティープレパラート。

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