JP4443832B2 - 化学的及び／または生物学的な試料の検査用装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置によって化学的及び／または生物学的な試料を検査するための装置に関する。そのような装置は、例えば顕微鏡、特に共焦点顕微鏡として提供することができる。

上記の種類の検査用装置は、試料を観察するための対物レンズを具備する。対物レンズを使用して、例えば、それぞれの観察放射線へと伝えることができる試料キャリヤ底部を通じて下から試料支持具に配置された試料を観察するときに、屈折率の所与の型は、光線の通路の過程に、特に高数対物レンズの場合に、望ましくない影響を与える。屈折率の変動は、対物レンズの出射レンズと周囲空気との間の転移領域に、並びに、試料支持具の底部と対物レンズ及び試料キャリヤ底部の間に配置された媒体との間の転移領域に発生する。（例えば、特許文献１，２参照）
米国特許第３８３７７３１号明細書 米国特許第３２０２０４９号明細書

特に高処理量スクリーニングに使用される共焦点顕微鏡において、焦点は非常に小さくなければならない。高処理量スクリーニングにおいて、検査は、μｌ範囲またはそれ以下の低容量を有する試料について行われるため、これが必要である。試料によって発せられ対物レンズによって取得される放射線の量（収集効率）は測定時間にかなり影響を与えるため、対物レンズのアパーチャは、できるかぎり高くなければならない。測定時間は決定的に重要なパラメータの１つであるため、これは、特に高処理量スクリーニングには重要である。

通常は、ピペット等の使用によって、屈折率＞１の浸漬液体が、対物レンズの出射レンズにマニュアルで加えられる。特に、高処理量スクリーニングシステム及び完全自動化顕微鏡等では、滴定プレート等の試料支持具に対して少し離れて対物レンズが配置されるため、これは非常に面倒である。浸漬液体を加えるために、ユーザがピペット等によって出射レンズに浸漬液体を加えることができるように、対物レンズは下方へ引っ込められなければならない。その後、対物レンズの出射レンズと試料支持具の外側表面との間のギャップが浸漬媒体で満たされるまで、対物レンズが再度試料支持具の方向へ進められる。あるいは、対物レンズは静止型であってもよく、試料支持具を動かすことができる。

更なる不利な点は、滴定プレート（すなわち、複数の個別の試料を具備する試料支持具）の試料を検査するときに生じる。対物レンズを各個別の試料の方へ進ませなければならないかまたはその逆であるため、相対的な移動が対物レンズと滴定プレートとの間に発生する。この相対的な移動において、浸漬液体の一部が常に試料支持具の下部に残り、そのため、数種の試料を検査した後に、対物レンズの出射レンズと試料支持具の外側表面との間のギャップがもはや浸漬液体で完全に満たされないこともある。

本発明の目的は、光学検査装置への浸漬液体の提供を容易にすることにある。

本発明によれば、上記の目的は、それぞれ、請求項１記載の装置及び請求項１６記載の方法によって達成される。

本発明によれば、化学的及び／または生物学的な試料の検査用に提案された装置に、浸漬媒体を自動的に供給するための供給器が設けられる。供給器によって、浸漬媒体を、試料を収容するように作用する試料支持具と、試料を観察するために設けられた対物レンズの出射レンズとの間に自動的に供給することができる。このようにして、試料の観察中に、出射レンズ及び対物レンズの間のギャップを常に浸漬媒体で満たすことができる。試料支持具の代わりに、試料支持具を収容するかまたは保持するための手段を設けることができる。一定の場合には、次いで、浸漬媒体を試料支持具自体には接触させずに、ホルダのプレート等に接触させる。

本発明によれば、供給器による浸漬媒体の供給は自動的に行われるため、装置、特に高処理量スクリーニングシステムまたは他の自動装置に関しては、ユーザの介入が必要でない。代わりに、対物レンズを引っ込めること、すなわち、試料支持具の試料支持具壁の外側表面からの対物レンズの除去または試料支持具の移動が不要であるという効果を生じるように、供給器を構成することができる。本発明の装置は、対物レンズの測定位置に、すなわち、試料を検査する間にも対物レンズが配置される位置に、浸漬媒体を供給することを可能にする。

浸漬媒体の薄膜が対物レンズと試料支持具壁の外側表面との間に形成されるように、本発明の浸漬媒体の供給を実行することが好ましい。浸漬媒体が毛管力の作用下でギャップに入れさせられるやり方で、使用される浸漬媒体に依存して、ギャップの幅が選択されることが、特に好適である。

この目的のために、供給器は、対物レンズに接続された供給管を具備することが好ましい。この実施態様において、供給管は対物レンズによって保持されており、そのため、供給管の吐出口は常に対物レンズの出射レンズに対して規定された位置を維持する。好ましくは、供給管は、供給管と対物レンズとの堅い接続の実現を可能にするようなやり方で配置される。従って、供給管の吐出口は、測定のために光線の関連経路の外側に配置され、そのため供給管は影を投じない。

供給管の吐出口は、出射レンズにできるだけ近くに配置される。好ましくは、その距離は１５ｍｍ未満、特に１０ｍｍ未満である。

平坦であることが好ましい吐出口の断面積は、１ｍｍ² 未満、特に０．８ｍｍ² 未満であることが好ましい。

対物レンズの出射レンズに浸漬媒体を最も均一に且つ泡が立たないように添加することを保証するために、供給管の吐出口は、対物レンズの方向に関して出射レンズの中心点に対して変位して配置されることが好ましい。対物レンズが上向きに配向される構成においては、これは、供給管の吐出口が出射レンズの中心点より下方に配置されることを意味する。それによって、供給管が試料支持具に接触しないことが更に保証される。

浸漬媒体を運搬するために、供給器は、例えばポンプを具備する。好ましくは、制御可能なポンプは、供給管に接続されたホースに作用するように配置された制御可能なホースポンプである。ホースポンプの設置は、ポンプのどの部分も、特にどの金属部分も、浸漬媒体には接触せず、そのため、浸漬媒体はポンプによって影響されないという利点を提供する。

浸漬媒体の供給の更なる可能性は、ホース等の流体要素を経由して供給管に接続される供給容器の提供にある。吐出口に比べて高い位置に供給容器は配置され、浸漬媒体を重力の作用下で吐出口の方向に流れさせる。吐出する量の制御及び浸漬吐出の頻度の制御のために、好ましくは制御可能な弁を流体要素に設けることができる。

ポンプまたは必要に応じてポンプにも接続することができる供給容器を使用することによって、例えば、固定された予め決定された時点で浸漬媒体を供給することが可能である。更に、浸漬媒体の連続供給が可能である。

好適な実施態様において、対物レンズのレンズヘッドは、過剰な浸漬媒体を受け取るために設けられた収集手段で囲まれている。そのような収集手段は、浸漬媒体の連続供給の場合に特に有利である。浸漬媒体の供給が連続してまたは予め決定された時間間隔で実行される場合に、対物レンズの出射レンズと試料支持具の外側表面との間に設けられた浸漬媒体膜が引き裂かれないのは、主に対物レンズの出射レンズと試料支持具壁の外側表面との間の小さなギャップのためである。

収集手段は、好ましくはレンズヘッド全体を囲む収集溝として設けられることが好ましい。この収集溝は、封止リップ等が設けられた内側縁を有することができ、それにより、収集溝を従来のレンズヘッドのまわりに配置させることができる。

高処理量スクリーニングシステムで一連の検査、特に長い検査を実行するために、収集手段は、液体の浸漬媒体を収集手段から排出するために設けられた排出口を具備する。排出口を経由して、浸漬媒体を、例えば流し出すことができる。好ましくは、排出口には、過剰な浸漬媒体の吸引除去のために吸引手段が設けられる。

対物レンズの出射レンズと試料支持具壁の外側表面との間に設けられたギャップは、高処理量スクリーニング方法の場合には、１０００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、更により好ましくは２００μｍ未満のサイズを有する。そのような小さなギャップ幅により、浸漬媒体を連続供給する場合に浸漬媒体が引き裂かれることを回避する。更に、十分な量の浸漬媒体の供給を連続するならば、対物レンズと試料支持具との間の相対的な移動の結果として、媒体は引き裂かれない。そのような小さなギャップに発生する毛管力のため、下向きの対物レンズを備えるように上述の装置を配置することも可能である。

上記に開示された装置は、共焦点顕微鏡での使用に特に適している。

本発明は更に、ここでは特に光学的検査方法である、化学的及び／または生物学的な試料を検査するための方法にも関する。本発明の方法によれば、試料を収容する試料支持具が、対物レンズに対して適所に配置される。試料支持具壁の外側表面と対物レンズの出射レンズとの間にギャップが形成されるように、配置は行われる。対物レンズが試料支持具の下方に配置されると、ギャップは試料支持具底部の下側と出射レンズとの間を延在する。その後、浸漬媒体は自動的にギャップ内に導入される。この自動供給が、本発明の方法を連続検査方法に特に適したものにする。特に、大量の試料を短い時間間隔で測定しなければならない高処理量スクリーニング方法において、本発明の方法は、かなりの時間を節約し、かなり改良された品質の検査結果を生じる。

好ましくは、浸漬媒体は制御可能な供給器を使用してギャップ内に導入される。浸漬媒体の供給は、連続して、規則的な間隔で、または一定の場合には必要に応じて排他的に実行することができる。

浸漬媒体の屈折率は、好ましくは１より大きく、特に１．３より大きくしてあり、従って、屈折率が１より大きい対物レンズの開口数に達する。これによって、高解像度に必要であるような非常に小さな焦点の実現が可能である。

浸漬媒体として、好適に使用されるものは水または油から作られる。

本発明の方法は、過剰な浸漬媒体が排出される更なるステップを含むことが好ましい。

更に、浸漬媒体の供給に先立ってギャップ内に洗浄液体を導入することが有利である。このようにして、対物レンズの外側レンズ及び試料支持具底部をきれいにすることができる。洗浄液体として、例えばアルコールを使用することができる。更に、異なる浸漬媒体を使用することができ、且つ、新しい浸漬媒体の導入に先立って洗浄液体を供給することにより、対物レンズの出射レンズ及び試料支持具の外側表面をきれいにすることができる。そのような過程を加速するために、複数の供給器を提供することが可能であり、例えば、第１の供給器は第１の浸漬媒体を供給するために使用され、第２の供給器は洗浄液体を供給するために使用され、第３の供給器は第２の浸漬媒体を供給するために使用される。

更に、出射レンズへ供給される浸漬媒体の量と排出される浸漬媒体の量との間にフィードバックを提供することができる。それによって、必要な浸漬媒体の量をモニタすることができる。出射レンズへ供給される浸漬媒体の量及び排出される浸漬媒体の量を制御するために、供給ライン及び／または排出ラインに弁を設けることができる。

本発明の好適な実施態様は、添付の図面を参照して下記により詳細に説明される。

発明の実施のための最良の形態

例示された実施態様において、本発明の装置は、垂直に上方へ延在する出射レンズ１２を備えた対物レンズ１０を具備する。出射レンズ１２に対向して、複数の試料１６を収容するように設計された試料支持具１４が配置される。試料支持具１４の下側は透明な試料支持具壁１８によって閉じられ、これは、例示された実施態様では試料支持具壁である。対物レンズ１０によって、検査が個別の試料１６に対して実行される。

対物レンズ１０の出射レンズ１２は、例えば、保護ガラスカバーまたは補助レンズであってもよく、試料支持具１０の外側表面から所定の距離に配置される。それによって、出射レンズ１２と試料支持具壁１８の外側表面２０との間に、ギャップ２２が形成される。

供給器２４によって、タンク２６に溜められた浸漬媒体がギャップ２２内に導入される。この目的のために、供給器は、ホース３０を介してタンク２６に接続されたポンプ２８を具備する。ポンプ２８に、供給管３４へ連なるホースまたはチューブ３２が接続される。供給管３４の端は、ピペットの先端に類似して形成され、平坦な吐出口３６を有する。液体カラムが落下することを防止するために、弁３７が設けられている。

出射レンズ１２に対する供給管３４の吐出口３６の距離を設定するために、チューブ３２はクランプ手段３８に保持され、チューブは長手方向に変位されることが可能となる。従って、クランプ手段は、出射レンズ１２に対する吐出口３６の位置を設定するために使用できる。この趣旨で、例えば、クランプ手段３８は、図面の平面に垂直に延在する軸を中心にして傾斜するように配置することもできる。例示された実施態様において、供給管３４の吐出口３６は、出射レンズ１２の中心点４０より下方に配置される。このようにして、吐出口３６は、対物レンズ１０の方向に出射レンズ１２の中心点４０に対して変位して配置される。

クランプ手段３８は、ボルト４２によって、対物レンズ１０を囲む環形状の収集手段４４に保持される。ボルト４２は、クランプ手段３８を更に調整するために、従って供給管３４の吐出口３６を更に調整するために、使用することができる。過剰な浸漬媒体が供給器２４を介してギャップ２２へ供給される場合、または、供給が連続して行われる場合は、収集手段４４は、出射レンズ１２と試料支持具１４との間に供給された浸漬媒体４６を収集するように作用する。

環形状の収集手段４４は、ホース４８に接続された排出口５０を具備する。更に、ホース４８は、これに接続された吸引除去用の装置を有することができる。

本発明の装置の概略側面図である。 図１による装置の概略斜視図である。

Claims (14)

1. 化学的及び／または生物学的な試料を検査するための装置であり、
   前記試料（１６）を収容するための試料支持具（１４）と、
   該試料支持具（１４）が有する試料支持具壁（１８）を介して前記試料（１６）を観察するためのものであり、前記試料支持具壁（１８）の外側表面（２０）と自身の出射レンズ（１２）との間にギャップ（２２）が形成されている対物レンズ（１０）と、
   前記試料支持具壁（１８）の前記外側表面（２０）と前記対物レンズ（１０）の前記出射レンズ（１２）との間に、浸漬媒体を自動的に供給するための供給器（２４）と
   を具備する装置において、
   前記対物レンズ（１０）のレンズヘッドは、過剰な浸漬媒体（４６）を収集するための収集手段（４４）に囲まれており、前記収集手段（４４）は前記レンズヘッドに取付け可能であり、前記供給器（２４）が前記収集手段（４４）に取り付けられていることを特徴とする装置。
2. 前記供給器（２４）は、前記対物レンズ（１０）に接続されている供給管（３４）を具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記供給器（２４）は、前記出射レンズ（１２）に近接して配置された吐出口（３６）を有する供給管（３４）を具備することを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 前記吐出口（３６）は、前記出射レンズ（１２）から１５ｍｍ未満の距離で配置されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 前記吐出口（３６）の断面積は、１ｍｍ² 未満であることを特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 前記吐出口（３６）は、前記対物レンズ（１０）の方向に前記出射レンズ（１２）の中心点（４０）に対して変位して配置されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 浸漬媒体を供給するための供給容器（２６）が、前記吐出口（３６）とは異なる高さ位置に設けられていることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 浸漬媒体を供給するために、制御可能なホースポンプ（２８）が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. 前記供給管（３４）は、これに接続された制御可能な弁（３７）を有することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記収集手段（４４）は、収集溝として形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記収集手段（４４）は、排出口（５０）を具備することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記排出口（５０）は、吸引除去用の手段に接続されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 前記ギャップ（２２）は、１０００μｍ未満の幅を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置に共焦点顕微鏡を使用して試料を検査することを特徴とする方法。

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