JP3706450B2 - Compound microscope - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複合顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術およびその欠点】
例えば微生物などのように通常の肉眼では観察できない試料を測定し、解析を行うのに、従来よりレーザ顕微鏡やX線顕微鏡などが用いられる。
【0003】
一方、微生物の活動で変化する化学物質の二次元分布を測定するものとして、LAPSセンサ(Light−Addressable Potentiometric Sensor)からなる二次元濃度分布測定装置がある。この二次元濃度分布測定装置は、液体中あるいは物質中にしみこんだ液体中に溶存している物質のpHを二次元的に測定するため近年開発されたものであり、この二次元濃度分布測定装置は、例えば、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.33(1994)pp L394−L397に記載してあるように、センサ面を形成した半導体基板を適宜の光でスキャンし、このスキャンによって半導体基板中において誘発された光電流を取り出すことにより測定を行うことができる。
【0004】
上記センサ面を直接計測したい対象物質に挿入したり接触させることによって溶存物質の濃度分布を測定する。得られたデータはコンピュータ処理により、二次元の濃度分布画像として出力される。ある時間での濃度分布のみならず、その変化の様子をリアルタイムに追跡することができる。
【0005】
なお、本願出願人は、上記pHなどのイオン濃度の二次元分布を測定するのに用いる装置を、「光走査型デバイス」として平成7年2月4日付けにて特許出願している(特願平7−39114号)。
【0006】
本来、微生物などの研究などにおいては、全く同じ対象を同じ条件によってその特性を得ることが特に重要である。前記光走査型デバイスを用いれば、微生物など生きている試料の代謝などを測定できるが、温度やその他の条件で微生物の活性度が異なるため、他の顕微鏡装置での測定結果と比較して解析できない。このように、同一条件で複数の測定を行うことができない。また、微細な対象を二次元測定し、複数の顕微鏡観察結果を、その分布や位置を同じにして重ね合わせにしても、必ずしも試料条件が同じであるとは限らないこともあり、そのような場合には、解析結果に意味のないことも多い。
【0007】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、複合的な測定を行うことができる複合顕微鏡を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、電流型光走査型化学顕微鏡または電位型光走査型化学顕微鏡と、レーザ顕微鏡またはX線顕微鏡とを組み合わせ、複合機能が得られるようにしている。
【0009】
【発明の実施の形態】
この発明の第1の複合顕微鏡は、光透過性の基板部の一方の面に光の照射を直接受けた部分のみ導電性を示す光導電性層からなるセンサ部を形成し、このセンサ部に接するようにして配置される試料に対極と比較電極とを接触させ、対極と基板部との間に電圧を印加するとともに、基板部の他方の面から光を走査しながら照射し、前記電圧印加によって生ずる電流変化を光透過性の基板部から取り出すようにした電流型光走査型化学顕微鏡と、レーザ顕微鏡またはX線顕微鏡とを組み合わせたことを特徴としている。
【0010】
そして、この発明の第2の複合顕微鏡は、半導体基板の一方の面に絶縁層を介してイオン応答膜からなるセンサ部を形成し、このセンサ部に接するようにして配置される試料に対極と比較電極とを接触させ、対極と半導体基板との間に電圧を印加するとともに、半導体基板の他方の面から光を走査しながら照射し、光照射された部分に生ずる光電流を半導体基板から取り出すようにした電位型光走査型化学顕微鏡と、レーザ顕微鏡またはX線顕微鏡とを組み合わせたことを特徴としている。
【0011】
【実施例】
図1は、この発明の第1の複合顕微鏡の構成を概略的に示す。図1において、Aは電流型光走査型化学顕微鏡で、次のように構成されている。すなわち、1は光透過性の基板部で、例えば光透過性の基板(以下、透明基板という)2と、この透明基板2の一方の面(図示例では上面)に密着して設けられる光透過性の電極(以下、透明電極という)3とからなる。透明基板2としては例えばガラス板が用いられ、透明電極3としては例えばIn2 O3 とSnO2 とを適当な比率で混合してなるITO(透明導電膜)が用いられる。
【0012】
4は透明電極3の上面に形成されるセンサ部としての光導電性層で、この光導電性層4は、光の照射を直接受けた部分のみ導電性を示すものであり、例えばアモルファスシリコン(α−Si)を300〜350℃の温度で処理することによって形成される。
【0013】
5は光導電性層4の上面に密着するようにして立設され、光導電性層4とともに試料容器6を形成する側壁で、適宜の樹脂材料よりなる。
【0014】
7は例えば細胞7aを含む測定試料で、ゲル状態で平坦なセンサ部4上に載置されている。
【0015】
8,9は測定試料7に接触するようにして配置される対極、比較電極で、それぞれ例えばPt電極、Ag−Cl電極よりなる。
【0016】
10は例えばレーザ光11を基板部1の下面側からこれに照射する光源で、走査制御装置12によって制御される走査機構(図示してない)によってX,Y方向に走査される。
【0017】
13は制御ボックスで、対極8と透明電極3との間に電圧を印加し、そのとき得られる信号を電流信号として取り出すポテンショスタット14と、このポテンショスタット14と信号を授受するインタフェースボード15とよりなる。そして、ポテンショスタット14は、安定化バイアス回路16と、透明電極3から取り出される電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器17と、この電流−電圧変換器17からの信号が入力される演算増幅回路18とから構成されている。
【0018】
19は各種の制御や演算を行うとともに、画像処理機能を有する制御・演算部としてのコンピュータで、走査制御装置12に対して制御信号を送るとともに、制御ボックス13からの信号を適宜処理し、その処理結果をカラーディスプレイなどの表示部19aに表示したり、メモリ(図示してない)に格納するものであ
【0019】
Bはレーザ顕微鏡で、公知の共焦点タイプのもので、対物レンズがセンサ部4の上面に設けられている測定試料7に向かうようにして設けられている。このレーザ顕微鏡Bは、コンピュータ19によって制御されるるともに、レーザ顕微鏡Bからの画像データは、コンピュータ19に送られて適宜信号処理され、表示部19aと並設された表示部19bに表示されたり、コンピュータ19のメモリに格納される。
【0020】
上記構成の複合顕微鏡においては、測定試料7に対してイオン感応色素を浸透させて測定試料7内の細胞7aを着色し、これをセンサ部4に載置する。そして、細胞7a外のイオン濃度(例えばpH)分布を電流型光走査型化学顕微鏡Aによって測定するとともに、細胞7a内のイオン濃度分布をレーザ顕微鏡Bで測定することができる。これらの測定結果は、コンピュータ19の表示部19a,19bにそれぞれ表示される。
【0021】
上述の実施例では、測定試料7中の細胞7aの内外を同時に測定するものであったが、この発明はこれに限られるものではなく、種々に変形して実施することができる。レーザ顕微鏡Bに代えて、X線顕微鏡を用い、これを電流型光走査型化学顕微鏡Aと組み合わせてもよい。例えば生物を測定対象とした場合、生きている状態ではX線顕微鏡を用いて観察し、生物の代謝活動をリアルタイムで測定することにより、各種イオン濃度の分布や酵素反応あるいは免疫感応反応などを画像表示することができる。
【0022】
そして、上記電流型光走査型化学顕微鏡AとX線顕微鏡とを組み合わせた場合、電子デバイスの薄膜層を測定試料とすることもできる。すなわち、X線顕微鏡では各層に構成された元素成分の分布を表示できるが、電流型光走査型化学顕微鏡Aにおいては、薄膜の電位分布やピンホールを検出することができる。
【0023】
上述の実施例はいずれも、電流型光走査型化学顕微鏡Aを用いたものであったが、これに代えて、電位型光走査型化学顕微鏡を用いることもできる。以下、これを、図2を参照しながら説明する。
【0024】
図2は、この発明の第2の複合顕微鏡の構成を概略的に示す。この実施例においては、電位型光走査型化学顕微鏡A’を用いている。すなわち、20は半導体基板で、例えばシリコン基板よりなり、この半導体基板20はオーミック電極21を介してポテンショスタット14の電流−電圧変換器17と電気的に接続されている。
【0025】
22はシリコン基板20の一方の面(図示例では上面)に密着して設けられる例えばSiO2 からなる絶縁層である。23はこの絶縁層22の上面に密着して形成されるセンサ部としてのイオン応答膜で、例えばSi3 N4 よりなり、水素イオンに応答するよう構成されている。
【0026】
24はイオン応答膜23の上面に密着するようにして立設され、イオン応答膜23とともに試料ホルダ25を形成する側壁で、適宜の樹脂材料よりなる。
【0027】
他の構成については、図1に示したものと同じであるので、その詳細な説明は省略する。そして、この実施例における動作は、第1の発明と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【0028】
なお、前記電流型光走査型化学顕微鏡Aおよび電位型光走査型化学顕微鏡A’のデバイスキットを、レーザ顕微鏡BやX線顕微鏡の筐体に取り付けられるようにしてもよく、このようにした場合、全体の構成がスッキリとし、容易に取り扱うことができる。
【0029】
【発明の効果】
この発明は、以上のような形態で実施され、以下のような効果を奏する。
【0030】
▲1▼ 同一試料を同一処理条件で互いに異なる特徴を有する二種の顕微鏡で観察したり計測した結果を同時に解析し、分布計測することができるので、従来の一つの顕微鏡では解析できない解析を行うことができるようになった。
【0031】
▲2▼ 高価な各種顕微鏡を購入する必要がない。
【0032】
▲3▼ 試料を何度も作る必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の複合顕微鏡の構成を概略的に示す図である。
【図2】この発明の第2の複合顕微鏡の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…基板部、4…センサ部、7…試料、8…対極、9…比較電極、20…半導体基板、22…絶縁層、23…センサ部、A…電流型光走査型化学顕微鏡、A’…電位型光走査型化学顕微鏡、B…レーザ顕微鏡またはX線顕微鏡。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite microscope.
[0002]
[Prior art and its drawbacks]
For example, a laser microscope or an X-ray microscope has been conventionally used to measure and analyze a sample that cannot be observed with the naked eye, such as a microorganism.
[0003]
On the other hand, as a device for measuring a two-dimensional distribution of a chemical substance that changes due to the activity of a microorganism, there is a two-dimensional concentration distribution measuring device composed of a LAPS sensor (Light-Addressable Potentometric Sensor). This two-dimensional concentration distribution measuring device was recently developed to two-dimensionally measure the pH of a substance dissolved in a liquid or a liquid soaked in a substance. For example, Jpn. J. et al. Appl. Phys. Vol. 33 (1994) pp L394-L397, a semiconductor substrate on which a sensor surface is formed is scanned with an appropriate light, and a photocurrent induced in the semiconductor substrate by this scan is taken out to perform measurement. be able to.
[0004]
The concentration distribution of the dissolved substance is measured by inserting or contacting the sensor surface directly with the target substance to be measured. The obtained data is output as a two-dimensional density distribution image by computer processing. Not only the concentration distribution at a certain time but also the state of the change can be tracked in real time.
[0005]
The applicant of the present application has applied for a patent on the device used for measuring the two-dimensional distribution of the ion concentration such as pH as an “optical scanning device” dated February 4, 1995. Application No. 7-39114).
[0006]
Originally, in research on microorganisms and the like, it is particularly important to obtain characteristics of exactly the same object under the same conditions. By using the optical scanning device, metabolism of living samples such as microorganisms can be measured. However, since the activity of microorganisms varies depending on temperature and other conditions, analysis is performed in comparison with the measurement results of other microscope devices. Can not. Thus, a plurality of measurements cannot be performed under the same conditions. Also, even if a two-dimensional measurement is performed on a fine object and a plurality of microscope observation results are overlapped with the same distribution and position, the sample conditions may not always be the same. In some cases, the analysis results are often meaningless.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-described matters, and an object of the present invention is to provide a composite microscope capable of performing composite measurements.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a combined function is obtained by combining a current light scanning chemical microscope or potential light scanning chemical microscope with a laser microscope or an X-ray microscope.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the first composite microscope of the present invention, a sensor part made of a photoconductive layer showing conductivity is formed only on a part of the light-transmitting substrate part that is directly irradiated with light, and the sensor part is formed on the sensor part. The counter electrode and the reference electrode are brought into contact with the sample arranged so as to be in contact with each other, a voltage is applied between the counter electrode and the substrate portion, and irradiation is performed while scanning light from the other surface of the substrate portion. The present invention is characterized in that a current-type optical scanning chemical microscope in which a current change caused by the above is taken out from a light-transmitting substrate portion and a laser microscope or an X-ray microscope are combined.
[0010]
And the 2nd compound microscope of this invention forms the sensor part which consists of an ion response film on one side of a semiconductor substrate via an insulating layer, and sets a counter electrode to the sample arranged so as to contact this sensor part. A reference electrode is brought into contact, a voltage is applied between the counter electrode and the semiconductor substrate, and irradiation is performed while scanning light from the other surface of the semiconductor substrate, and a photocurrent generated in the irradiated portion is taken out of the semiconductor substrate. The potential-type optical scanning chemical microscope and a laser microscope or an X-ray microscope are combined.
[0011]
【Example】
FIG. 1 schematically shows the configuration of a first composite microscope of the present invention. In FIG. 1, A is a current type optical scanning chemical microscope, which is configured as follows. That is, reference numeral 1 denotes a light-transmitting substrate portion, for example, a light-transmitting substrate (hereinafter referred to as a transparent substrate) 2 and light transmission provided in close contact with one surface (upper surface in the illustrated example) of the transparent substrate 2. Electrode 3 (hereinafter referred to as a transparent electrode). As the transparent substrate 2, for example, a glass plate is used, and as the transparent electrode 3, for example, ITO (transparent conductive film) obtained by mixing In 2 O 3 and SnO 2 at an appropriate ratio is used.
[0012]
4 is a photoconductive layer as a sensor portion formed on the upper surface of the transparent electrode 3, and this photoconductive layer 4 exhibits conductivity only in a portion directly irradiated with light. For example, amorphous silicon ( It is formed by treating α-Si) at a temperature of 300 to 350 ° C.
[0013]
Reference numeral 5 denotes a side wall which is erected so as to be in close contact with the upper surface of the photoconductive layer 4 and forms a sample container 6 together with the photoconductive layer 4 and is made of an appropriate resin material.
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
B is a laser microscope, which is a known confocal type, and is provided so that the objective lens faces the
[0020]
In the composite microscope having the above configuration, the ion-sensitive dye is infiltrated into the
[0021]
In the above-described embodiment, the inside and outside of the cell 7a in the
[0022]
And when the said current type optical scanning chemical microscope A and X-ray microscope are combined, the thin film layer of an electronic device can also be used as a measurement sample. That is, while the X-ray microscope can display the distribution of elemental components formed in each layer, the current-type optical scanning chemical microscope A can detect the potential distribution and pinholes of the thin film.
[0023]
In any of the above-described embodiments, the current type optical scanning chemical microscope A is used. However, instead of this, a potential type optical scanning chemical microscope can be used. This will be described below with reference to FIG.
[0024]
FIG. 2 schematically shows the configuration of the second composite microscope of the present invention. In this embodiment, a potential light scanning chemical microscope A ′ is used. That is, 20 is a semiconductor substrate, which is made of, for example, a silicon substrate, and this
[0025]
[0026]
[0027]
Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, and thus detailed description thereof is omitted. Since the operation in this embodiment is the same as that of the first invention, its detailed description is omitted.
[0028]
In addition, the device kit of the current-type optical scanning chemical microscope A and the potential-type optical scanning chemical microscope A ′ may be attached to the housing of the laser microscope B or the X-ray microscope. The whole structure is neat and can be handled easily.
[0029]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
[0030]
(1) Observe and measure the same sample with two types of microscopes with different characteristics under the same processing conditions, and simultaneously analyze and measure the distribution, so analysis that cannot be analyzed with one conventional microscope is performed. I was able to do it.
[0031]
(2) There is no need to purchase expensive microscopes.
[0032]
(3) There is no need to make a sample many times.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a first composite microscope of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a second composite microscope of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate part, 4 ... Sensor part, 7 ... Sample, 8 ... Counter electrode, 9 ... Comparison electrode, 20 ... Semiconductor substrate, 22 ... Insulating layer, 23 ... Sensor part, A ... Current type optical scanning chemical microscope, A ' ... potential type optical scanning chemical microscope, B ... laser microscope or X-ray microscope.
Claims (2)
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JP33492996A JP3706450B2 (en) | 1995-11-29 | 1996-11-28 | Compound microscope |
Applications Claiming Priority (3)
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JP7-335955 | 1995-11-29 | ||
JP33492996A JP3706450B2 (en) | 1995-11-29 | 1996-11-28 | Compound microscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09210957A JPH09210957A (en) | 1997-08-15 |
JP3706450B2 true JP3706450B2 (en) | 2005-10-12 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33492996A Expired - Fee Related JP3706450B2 (en) | 1995-11-29 | 1996-11-28 | Compound microscope |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3706450B2 (en) |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP33492996A patent/JP3706450B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH09210957A (en) | 1997-08-15 |
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