JP3574243B2

JP3574243B2 - 微小体付着力測定装置及び微小体付着力測定方法

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Publication number: JP3574243B2
Application number: JP30421095A
Authority: JP
Inventors: 方衛角田; 典夫丸山; 玲子山本; 周三三島; 喜裕上
Original assignee: Olympus Corp; National Institute for Materials Science
Current assignee: Olympus Corp; National Institute for Materials Science
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2015-11-22
Also published as: JPH09145725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば基板等に付着している微小体の付着力を測定する微小体付着力測定装置及び微小体付着力測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば医療分野においてチタン材から成る人口骨又はセラミックス材から成る歯科材料等の生体親和力の測定や、工業分野において異種の材料相互の接合力の測定等に微小体付着力測定装置が必要とされている。
【０００３】
特に、基板上に培養された複数の細胞の付着力を測定する場合、この基板を遠心分離器にかけた後、細胞の質量と細胞に加えられた遠心力、基板から剥がれた細胞の個数と基板上に残った細胞の個数の割合に対して統計的な処理を施すことによって、基板に対する細胞の付着力が測定されている（第１の従来技術）。
【０００４】
また、微小体に作用する力を検出する装置として、例えば特開昭６２−１３０３０２号公報には、尖鋭化した探針が自由端に設けられたカンチレバーによって、探針と微小体表面との間に働く微弱な力を検出して、微小体表面の３次元情報を得る原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が開示されている（第２の従来技術）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来技術によれば、複数の細胞のトータル的な付着力評価は可能であるが、個々の細胞の付着力を独立且つ直接に測定することはできなかった。
【０００６】
また、第２の従来技術では、例えば生体細胞程度の大きさの微小体が基板に付着している場合、この微小体の付着力を測定するために、微小体に力を加えて基板から微小体を剥がすように動作制御することは困難である。なぜなら、ＡＦＭは、探針と微小体表面との間において、微小体の面法線方向に働く力によって生じるカンチレバーの変位量を検出するように構成されているからである。仮に、面法線方向に微小体を摘み上げるようにカンチレバーを制御できたとしても、そのときのカンチレバーの変位量に基づいて、カンチレバーと微小体との間の付着力、微小体と基板との間の付着力を分離して検出することは難しい。
【０００７】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされており、その目的は、任意面に付着している所望の微小体の付着力だけを高精度且つ簡単に測定することができる微小体付着力測定装置及び微小体付着力測定方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の微小体付着力測定装置は、
垂直及び水平方向に変位自在に構成されたプローブと、
前記プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出する第１の変位センサと、
前記プローブを任意の面に対して相対的に水平方向へ移動させて、前記面に付着している前記複数の微小体のうち、所望の微小体のみに前記プローブの先端を圧接させる手段と、
前記所望の微小体を前記プローブの先端に圧接させた際に生じる前記プローブの水平方向の初期変形量，及び、前記プローブの先端によって前記面から前記所望の微小体が剥がれた際に生じる前記プローブの水平方向の最大変形量を光学的に検出する第２の変位センサと、
前記初期変形量と前記最大変形量との間に差演算を施すことによって、前記面に付着している前記所望の微小体の付着力を測定する手段と、
を備えている。
【０００９】
また、本発明の微小体付着力測定方法は、プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出しながら、前記プローブの先端を複数の微小体が付着している任意の面上の所望位置に位置決めする工程と、前記プローブを前記面に対して相対的に水平方向へ移動させて、前記面に付着している前記複数の微小体のうち、所望の微小体のみに前記プローブの先端を圧接させる工程と、前記所望の微小体を前記プローブの先端に圧接させた際に生じる前記プローブの水平方向の初期変形量を光学的に検出する工程と、前記プローブの先端によって前記面から前記所望の微小体が剥がれた際に生じる前記プローブの水平方向の最大変形量を光学的に検出する工程と、前記初期変形量と前記最大変形量との間に差演算を施すことによって、前記面に付着している前記所望の微小体の付着力を測定する工程とを有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る微小体付着力測定装置について、添付図面を参照して説明する。
図１には、本実施の形態の微小体付着力測定装置が組み込まれた顕微鏡システムの全体の構成が示されている。
【００１１】
図１に示すように、顕微鏡システムは、鏡体２の下部側に配置された光学顕微鏡ユニットと、鏡体２の上部側に取り付けられた測定ユニットとを備えている。測定ユニットは、その全体が光学的に透明なガラス又はプラスチック製の保温ケース４で覆われており、本実施の形態の微小体付着力測定装置は、この保温ケース４内に組み込まれている。この保温ケース４には、温度コントローラ６及びガス導入コントローラ８を介してガスボンベ１０が接続されており、付着力測定時における保温ケース４内の温度やガス雰囲気が常時一定（本実施の形態では、３０℃〜４０℃程度の範囲）に保持されるように構成されている。なお、本実施の形態において、ガスボンベ１０には、例えば、細胞等の生体試料を用いる場合には炭酸ガスが充填され、セラミック等の生体以外の試料を用いる場合にはドライ窒素が充填される。
【００１２】
光学顕微鏡ユニットは、保温ケース４内に配置され且つ粗動ＸＹつまみ１２を操作することによって水平面内（ＸＹ平面内）を粗動自在に構成された粗動ＸＹステージ１４と、この粗動ＸＹステージ１４に形成された粗動開口部１４ａを介して光源１６からの照明光を後述する微小体２６及びプローブ２８方向へ照射させると共に、微小体２６及びプローブ２８から反射した反射光を取り込む対物レンズ１８と、この対物レンズ１８によって取り込まれた反射光に所定の画像処理を施してモニタテレビ２０上に光学顕微鏡像を画像化させる固体撮像素子カメラ２２とを備えている。このような光学顕微鏡ユニットによれば、鏡体２の下方から微小体２６及びプローブ２８に対する落射検鏡観察を行うことができる。
【００１３】
また、プローブ２８上方の空間に微小体観察用の照明系を設け、微小体２６を透過した透過光を対物レンズ１８で取り込み、この透過光に上述の落斜検鏡観察と同様の画像処理を施して、透過検鏡観察を行うことも可能である。
【００１４】
測定ユニットの保温ケース４内に組み込まれた微小体付着力測定装置は、シャーレ２４内に培養されてシャーレ２４の底面に付着している複数の細胞のうち、所望の細胞２６を個別に押圧してシャーレ２４の底面から剥がすことができるように構成されたＬ字状のプローブ２８と、このプローブ２８のＬ字状先端に突設された押圧部２８ａが細胞２６に対して所望の位置関係に維持されるように、プローブ２８のＬ字状先端の垂直方向の変位を光学的に検出する垂直方向変位センサ３０と、プローブ２８の押圧部２８ａによって細胞２６をシャーレ２４の底面から剥がす際に生じるプローブ２８の水平方向の変位を光学的に検出する水平方向変位センサ３２とを備えている。
【００１５】
ところで、ここで言う所望の位置関係は、例えば、押圧部２８ａが水平方向に細胞２６を押圧する力点が、細胞２６の高さのほぼ中点であることが好ましい。
なお、本実施の形態に適用されたプローブ２８は、ステンレス箔製の板ばねで構成されたＬ字状片持ち梁であり、押圧部２８ａには、三角錐形状のダイアモンド探針若しくは半導体プロセスでプローブ２８と一体に作製されるシリコン製、酸化シリコン製、そして窒化シリコン製等の探針が適用されている。また、シャーレ２４は、その全体が光学的に透明なガラス又はプラスチックによって形成されている。
【００１６】
また、ここで使用するＬ字状片持ち梁は、長さ１５〜３０ｍｍ、厚さ５０〜８０μｍ、幅１ｍｍを満足することが好ましいが、本発明と同様の目的に使用されるものであれば、この数値に特に限定されることはない。
【００１７】
また、プローブ２８，垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２は、共に、シャーレ２４上に位置付けられるように、微動Ｚステージ３４に支持されており、この微動Ｚステージ３４は、粗動Ｚステージ３６を介して鏡体２に支持されている。
【００１８】
粗動Ｚステージ３６は、粗動Ｚつまみ３８を操作することによって、垂直方向（Ｚ方向）へ上下粗動自在に構成されており、この粗動Ｚステージ３６をＺ方向へ粗動させることによって、微動Ｚステージ３４と共にプローブ２８，垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２がシャーレ２４に対して垂直方向へ上下粗動するように構成されている。
【００１９】
微動Ｚステージ３４には、圧電体としてアクチュエータ（図示しない）が適用されており、コンピュータ４０からフィードバック回路４２を介して出力された制御信号に基づいて、駆動回路４４がアクチュエータを駆動することによって、垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２と共にプローブ２８をシャーレ２４の底面に対して垂直方向へ上下微動させるように構成されている。
【００２０】
また、本実施の形態に適用された垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２とプローブ２８との間の配置関係において、特に図３に示すように、垂直方向変位センサ３０は、プローブ２８のＬ字状先端部２８ｂに垂直変位測定用レーザー光を出射可能に構成されている。そして、このプローブ２８のＬ字状先端部２８ｂから反射した反射光は、再び垂直変位センサ３０によって取り込まれた後、図１に示すように、垂直変位検出回路４６によって所定の変位信号に変換され、フィードバック回路４２を介してコンピュータ４０に出力されるように構成されている。
【００２１】
なお、垂直方向変位センサ３０からの垂直変位測定用レーザー光が、Ｌ字状先端部２８ｂの中でも押圧部２８ａの裏面にあたる部分に照射されるように、垂直方向変位センサ３０を位置決めすることが好ましい。
【００２２】
一方、水平方向変位センサ３２は、図３に示すように、プローブ２８の垂直延出部２８ｃに水平変位測定用レーザー光を出射可能に構成されている。そして、このプローブ２８の垂直延出部２８ｃから反射した反射光は、再び水平方向変位センサ３２によって取り込まれた後、図１に示すように、水平変位検出回路４８によって所定の変位信号に変換されてコンピュータ４０に出力されるように構成されている。
【００２３】
このような構成において、垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２には、例えば、反射光の光量変化に基づいてプローブ２８の変位を測定可能なフォトニックセンサ（米国ＭＴＩ社製：ＭＴＩ−２０００）が用いられており、０．５ｎｍ程度の分解能を有している。
【００２４】
なお、このフォトニックセンサは、センサの感度や製品により測定に最適な位置が異なる。そこで、センサとプローブ２８との最適な位置への位置決めは、プローブ２８に対してセンサを移動させることで行っている。
【００２５】
また、フィードバック回路４２は、垂直変位検出回路４６から出力される変位信号が常時一定値となるように、フィードバック制御を行うことができるように構成されている。なお、フィードバック制御の制御値は、コンピュータ４０によって適宜調整することができるように構成されている。
【００２６】
更に、コンピュータ４０は、プローブ２８の垂直及び水平方向への変位によって変化する上記夫々の変位信号に基づいて、プローブ２８の垂直方向の変位量及び水平方向の変位量を夫々算出してモニタ表示することができるように構成されている。
【００２７】
図１及び図２に示すように、シャーレ２４は、微動ＸＹステージ５０に保持された試料台５２上に載置されており、微動ＸＹステージ５０は、上記粗動ＸＹステージ１４に固定されている。従って、粗動ＸＹつまみ１２を操作することによって、微動ＸＹステージ５０は、粗動ＸＹステージ１４と共に水平面内（ＸＹ平面内）を移動することができる。
【００２８】
本実施の形態において、微動ＸＹステージ５０及び試料台５２には、夫々、粗動ＸＹステージ１４の粗動開口部１４ａを介して伝波される照明光がシャーレ２４の底面に照射されるように、微動開口部５０ａ及び試料台開口部５２ａ（図２参照）が形成されており、試料台５２は、微動ＸＹステージ５０の微動開口部５０ａ内に嵌合保持されるように構成されている。なお、試料台５２は、厚さ１ｍｍ程度のステンレス製の円板で構成されており、その中央部に直径１５ｍｍ程度の試料台開口部５２ａが形成されている。また、シャーレ２４は、その自重を介して試料台５２との間の生じる摩擦力によって、試料台５２上に固定されるように構成されているが、適宜必要に応じてホルダ等の固定部材（図示しない）によって固定してもよい。また、上記粗動ＸＹステージ１４の粗動開口部１４ａには、試料台５２の代わりに、例えば、シャーレ２４内の温度コントロールが精密に行われるように、ヒータを組み込んだガラス板を嵌合保持させてもよい。
【００２９】
図１及び図４に示すように、本実施の形態に適用された微動ＸＹステージ５０は、微動開口部５０ａの周囲に複数の貫通溝５４が形成されたステンレス製の一体型切り抜きばね部材から構成されており、複数の貫通溝５４の外側に形成され且つ粗動ＸＹステージ１４（図１参照）に固定された固定部５６ａと、複数の貫通溝５４を含めた内側に形成され且つ固定部５６ａに対してＸＹ平面内を任意方向へ移動自在な移動部５６ｂとを備えている。なお、微動開口部５０ａは、移動部５６ｂに係属している。
【００３０】
複数の貫通溝５４には、移動部５６ｂがＸＹ平面内で任意方向へ移動できるように構成された第１ないし第４のリンク機構部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄと、所定方向へ押圧力を作用させることによって、第１ないし第４のリンク機構部５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄを介して移動部５６ｂをＸＹ方向へ移動させる第１及び第２のてこ部６０ａ，６０ｂとが設けられている。
【００３１】
第１及び第２のてこ部６０ａ，６０ｂには、これらてこ部６０ａ，６０ｂに所定の押圧力を作用させるための第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂが組み込まれている。これら第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂは、夫々、図１に示すように駆動回路６４からフィードバック回路６６を介してコンピュータ４０に接続されており、コンピュータ制御されている。具体的には、移動部５６ｂを図中Ｘ方向へ移動させるときには、コンピュータ４０からの指令を受けた駆動回路６４によって第１の圧電素子６２ａを動作させ、また、移動部５６ｂを図中Ｙ方向へ移動させるときには、コンピュータ４０からの指令を受けた駆動回路６４によって第２の圧電素子６２ｂを動作させる。
【００３２】
また、第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂには、これら圧電素子６２ａ，６２ｂが変位することによって生じる歪みを検出するための第１及び第２の歪みゲージ６８ａ，６８ｂが貼り付けられている。これら第１及び第２の歪みゲージ６８ａ，６８ｂは、夫々、図１に示すように変位検出回路７０からフィードバック回路６６を介してコンピュータ４０に接続されており、各歪みゲージ６８ａ，６８ｂからの出力信号の変化量が常時一定となるように（即ち、第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂのヒステリシスが除去されるように）フィードバック制御されている。なお、このフィードバック制御の制御値は、コンピュータ４０によって適宜調整することができるように構成されている。
【００３３】
本実施の形態において、第１の圧電素子６２ａには、Ｔｏｋｉｎ製の積層型圧電体（５ｍｍ×５ｍｍ×９ｍｍ）が、また、第２の圧電素子６２ａ，６２ｂには、Ｔｏｋｉｎ製の積層型圧電体（５ｍｍ×５ｍｍ×１８ｍｍ）が適用されており、共に、駆動回路６４から最大１００Ｖの電圧を印加することができるように構成されている。なお、例えば１００Ｖの電圧が印加されたとき、第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂは、夫々約６．５μｍ，約１２μｍ程度伸びるように構成されている。このような構成を有する微動ＸＹステージ５０によれば、比較的低い印加電圧によって、約１５０μｍ程度の大きな変位量を確保できると共に、数十ミクロンオーダーの微小体即ち細胞２６の測定もできる直交性の良いＸＹステージが実現されることになる。
【００３４】
次に、本発明の一実施の形態に係る微小体付着力測定方法について、図１，図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施の説明に際し、シャーレ２４内には、所定の培養液（例えば、水）が収容されており、この培養液によって培養された微小体としての細胞２６がシャーレ２４の底面に付着しているものと仮定する。
【００３５】
この状態において、光学顕微鏡ユニットによってシャーレ２４に対する落射検鏡観察を行いながら、粗動ＸＹつまみ１２を操作して、シャーレ２４とプローブ２８とのＸＹ方向の相対的な位置を移動させ、また、粗動Ｚつまみ３８を操作して、垂直方向変位センサ３０及び水平方向変位センサ３２と共にプローブ２８をシャーレ２４内の所望の細胞２６の近傍上部に位置付ける（図５（ａ）参照）。
【００３６】
この後、微動Ｚステージ３４を駆動することによってプローブ２８のＬ字状先端を微動させながら、プローブ２８の押圧部２８ａをシャーレ２４の底面に接触或いは近接させる。このとき、垂直方向変位センサ３０から取り込まれたプローブ２８のＬ字状先端部２８ｂからの反射光の光量変化を検出することによって、シャーレ２４の底面に対するプローブ２８の押圧部２８ａの接触或いは近接程度が光学的に確認される。この場合、押圧部２８ａとシャーレ２４の底面との間に働く作用力（接触力或いは近接力）は、細胞２６の付着力よりも弱くなるようにフィードバック制御される（図５（ｂ）参照）。
【００３７】
次に、このようなプローブ２８の押圧部２８ａとシャーレ２４の底面との間の位置関係が一定に保たれるように、微動Ｚステージ３４をフィードバック制御しながら、駆動回路６４を介して第１及び第２の圧電素子６２ａ，６２ｂ（図４参照）に所定の電圧を印加して微動ＸＹステージ５０を駆動させることによって、この微動ＸＹステージ５０上に試料台５２を介して載置されたシャーレ２４を図中矢印Ｓ方向へ移動させる（図５（ｂ）参照）。
【００３８】
また、押圧部２８ａとシャーレ２４の底面との間に作用力が働かない状態での測定も考えられる。これは、細胞２６の大きさに関係するものであるが、細胞２６が、シャーレ２４の底面から高さ方向に、押圧部２８ａと比較して十分に高い場合である。
【００３９】
このような場合、上述のフィードバック制御が行えないため、シャーレ２４の底面と押圧部２８ａとの高さ方向の絶対位置を調べる必要があり、以下のような操作を行う。
【００４０】
押圧部２８ａをシャーレ２４の底面に接触する位置まで近付けた後、この位置から細胞２６の高さを考慮した分だけ押圧部２８ａをシャーレ２４の底面から離すように制御する。そして、この位置関係を保ちつつ測定を行う。
【００４１】
この状態から以降のプロセスにおいては、水平方向変位センサ３２から取り込まれたプローブ２８の垂直延出部２８ｃからの反射光の光量変化によって、垂直延出部２８ｃの変形状態が光学的に検出されることになる。
【００４２】
まず、プローブ２８の押圧部２８ａに細胞２６が接触する前で、且つ、シャーレ２４の底面にプローブ２８の押圧部２８ａが接している場合、押圧部２８ａには、シャーレ２４の底面からの一定の摩擦力（図６の符号Ｂ参照）のみが作用しており、プローブ２８の垂直延出部２８ｃは、摩擦力Ｂに対応して水平方向へ変形した状態に維持される（図６の符号Ａ参照）。なお、この状態において、プローブ２８の垂直延出部２８ｃの変形状態を初期変形量と称する。
【００４３】
また、シャーレ２４の底面にプローブ２８の押圧部２８ａが非接触の場合、シャーレ２４の底面からの摩擦力Ｂは発生しない（初期変形量はゼロになる）が、培養液の粘性等に基づく外的要因による不定量の摩擦力Ｂ（ノイズ）が発生することは考えられる。このような外的要因は、底面に押圧部２８ａが接触している場合にも考えられる。
【００４４】
続いて、シャーレ２４を図中矢印Ｓ方向へ更に移動させて、プローブ２８の押圧部２８ａに細胞２６を当接させると、押圧部２８ａには、細胞２６の付着力に対応した押圧力が作用する。このとき、プローブ２８のＬ字状先端部２８ｂが水平方向に押圧されることによって、垂直延出部２８ｃが上記初期変形量から更に変形し始める。これと同時に、プローブ２８の反作用を受けることによって細胞２６も変形し始める（図５（ｃ）参照）。
【００４５】
そして、シャーレ２４（即ち、細胞２６）の移動に伴ってプローブ２８の垂直延出部２８ｃの変形量（即ち、水平方向変位センサ３２の出力信号レベル）が増加して行く（図６の符号Ｃ参照）。
【００４６】
更にシャーレ２４（即ち、細胞２６）を移動させた場合において、垂直延出部２８ｃの変形量に対応したプローブ２８の反作用力が細胞２６の付着力を上回ったとき（垂直延出部２８ｃの変形状態が最大変形量となったとき）、細胞２６は、シャーレ２４の底面から引き剥がされることになる（図５（ｄ）参照）。
【００４７】
このとき、最大変形量にあったプローブ２８の垂直延出部２８ｃが初期変形量に戻るため、水平方向変位センサ３２の出力信号レベルは、その最大値から初期値まで下がり（図６の符号Ｄ参照）、元の摩擦力Ｂのみの値となる。
【００４８】
本実施の形態では、この出力信号の最大値から摩擦力Ｂを差演算した値即ちプローブ２８の垂直延出部２８ｃの最大変形量から初期変形量を差演算した値（図６中符号Ｅ参照）が、細胞２６の付着力として検出される。
【００４９】
また、図６に示したプローブ２８の変形量と細胞２６の移動量との関係は、細胞２６が比較的硬質なものである場合の関係であるため、水平方向変位センサ３２の出力レベルは、その最大値から初期値まで一気に下がる（図６の符号Ｄ参照）が、細胞２６の粘性や弾性によっては、異なる関係を示す場合もある。例えば、細胞２６が粘性の強いものであれば、シャーレ２４から完全に剥がれるまでに水平方向変位センサ３２の出力レベルが初期値まで一気にではなく、傾斜を有しながらゆっくりと下がることも考えられる。
【００５０】
このように本実施の形態によれば、上述したプロセスを実行するだけで、１つ１つの細胞２６の付着力を高精度に検出することができるため、成長過程における個々の細胞２６の性質を精度良く評価することが可能になる。また、本実施の形態によれば、光学顕微鏡ユニットによって落射検鏡観察を行いながらプローブ２８と細胞２６との間の位置合わせを行うことができるため、プローブ２８の押圧部２８ａを所望の細胞２６に対して高精度に圧接させることが可能となる。更に、本実施の形態の微小体付着力測定装置は、温度やガス雰囲気が常時一定に保持された保温ケース４内に組み込まれているため、最適な培養環境の中で生きたままの細胞２６の付着力の測定を行うことが可能となる。
【００５１】
なお、上述した実施の形態では、プローブ２８をシャーレ２４に対して水平方向に相対的に押し出すことによって所望の細胞２６を引き剥がしているが、逆に、相対的に引き戻すことによって細胞２６を引き剥がすように構成しても同様の作用効果が実現される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、任意面に付着している微小体の付着力だけを高精度且つ簡単に測定することができる微小体付着力測定装置及び微小体付着力測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る微小体付着力測定装置が組み込まれた顕微鏡システムの全体の構成を示す図。
【図２】本実施の形態に適用された微動ＸＹステージ上に試料台を介してシャーレが載置されている状態を示す分解図。
【図３】本実施の形態に適用された垂直方向変位センサ及び水平方向変位センサとプローブとの間の配置関係を示す斜視図。
【図４】本実施の形態に適用された微動ＸＹステージの構成を示す平面図。
【図５】本発明の一実施の形態に係る微小体付着力測定方法の動作説明図であって、（ａ）は、プローブが細胞近傍に位置付けられた状態を示す図、（ｂ）は、プローブの押圧部をシャーレの底面に接触或いは接近させた状態を示す図、（ｃ）は、プローブの押圧部に細胞を当接させた状態を示す図、（ｄ）は、細胞がシャーレの底面から引き剥がされた状態を示す図。
【図６】図５に示された動作状態において、プローブの変形量と細胞の移動量との関係を示す図。
【符号の説明】
２４…シャーレ、２６…細胞、２８…プローブ、２８ａ…押圧部、３０…垂直方向変位センサ、３２…水平方向変位センサ、４８…水平変位検出回路、５０…微動ＸＹステージ。

Claims

垂直及び水平方向に変位自在に構成されたプローブと、
前記プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出する第１の変位センサと、
前記プローブを任意の面に対して相対的に水平方向へ移動させて、前記面に付着している複数の微小体のうち、所望の微小体のみに前記プローブの先端を圧接させる手段と、
前記所望の微小体を前記プローブの先端に圧接させた際に生じる前記プローブの水平方向の初期変形量，及び、前記プローブの先端によって前記面から前記所望の微小体が剥がれた際に生じる前記プローブの水平方向の最大変形量を光学的に検出する第２の変位センサと、
前記初期変形量と前記最大変形量との間に差演算を施すことによって、前記面に付着している前記所望の微小体の付着力を測定する手段と、
を備えている、
ことを特徴とする微小体付着力測定装置。
前記第１の変位センサにより前記プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出するときに、前記面に前記プローブの先端の押圧部を接触させる、ことを特徴とする請求項１に記載の微小体付着力測定装置。
前記第１の変位センサにより前記プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出するときに、前記面に前記プローブの先端の押圧部を近接させる、ことを特徴とする請求項１に記載の微小体付着力測定装置。
前記第１の変位センサからの垂直変位信号が一定値になるようにフィードバック回路によりフィードバック制御されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微小体付着力測定装置。
プローブ及び微小体を観察する光学顕微鏡をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の微小体付着力測定装置。
前記面はシャーレの底面であり、シャーレの下から検鏡観察する、ことを特徴とする請求項５に記載の微小体付着力測定装置。
前記シャーレは、その全体が光学的に透明なガラス又はプラスチックによって形成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の微小体付着力測定装置。
前記微小体付着力測定装置が組み込まれている保温ケースをさらに備えている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の微小体付着力測定装置。
前記保温ケースはその内部の温度やガス雰囲気を一定に保持する、ことを特徴とする請求項８に記載の微小体付着力測定装置。
前記微小体は細胞である、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の微小体付着力測定装置。
プローブの先端の垂直方向の変位を光学的に検出しながら、前記プローブの先端を複数の微小体が付着している任意の面上の所望位置に位置決めする工程と、
前記プローブを前記面に対して相対的に水平方向へ移動させて、前記面に付着している前記複数の微小体のうち、所望の微小体のみに前記プローブの先端を圧接させる工程と、
前記所望の微小体を前記プローブの先端に圧接させた際に生じる前記プローブの水平方向の初期変形量を光学的に検出する工程と、
前記プローブの先端によって前記面から前記所望の微小体が剥がれた際に生じる前記プローブの水平方向の最大変形量を光学的に検出する工程と、
前記初期変形量と前記最大変形量との間に差演算を施すことによって、前記面に付着している前記所望の微小体の付着力を測定する工程と、
を備えている、
ことを特徴とする微小体付着力測定方法。
前記位置決めする工程と前記圧接させる工程との間に、前記面に前記プローブの先端の押圧部を接触させる工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１１に記載の微小体付着力測定方法。
前記位置決めする工程と前記圧接させる工程との間に、前記面に前記プローブの先端の押圧部を近接させる工程をさらに備えている、ことを特徴とする請求項１１に記載の微小体付着力測定方法。
前記位置決めする工程と前記圧接させる工程とこれらの工程の間において、前記プローブ及び微小体を光学顕微鏡により観察する、ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の微小体付着力測定方法。
前記微小体付着力測定装置は保温ケース内に組み込まれていて、前記保温ケースはその内部の温度やガス雰囲気を一定に保持する、ことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の微小体付着力測定方法。
前記微小体は細胞である、ことを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の微小体付着力測定方法。