JPH052138A - 微粒子捕捉装置および微粒子操作装置 - Google Patents

微粒子捕捉装置および微粒子操作装置

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JPH052138A
JPH052138A JP3153494A JP15349491A JPH052138A JP H052138 A JPH052138 A JP H052138A JP 3153494 A JP3153494 A JP 3153494A JP 15349491 A JP15349491 A JP 15349491A JP H052138 A JPH052138 A JP H052138A
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JP
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light
trap
optical system
lens
particulate
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JP3153494A
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Kaoru Naito
薫 内藤
Jiyunko Kashima
淳子 賀嶋
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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Abstract

(57)【要約】 【目的】微粒子の選別・分離を安価に行うことを目的と
する。 【構成】光源1と、上記光源1からの光を時間的に、第
1光束と第2光束に分割する機械的チョッパ−4と、上
記第1光束を集光して、トラップを形成する第1の光学
系と、上記第2光束を集光して、トラップを形成する第
2の光学系とを有する。 【効果】2つのトラップの各々に微粒子を捕捉し、この
うち少なくとも1つのトラップを移動させて、微粒子の
選別ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は微粒子の操作装置、より
詳しくは、種々の種類の微粒子又は種々の大きさの微粒
子を有する懸濁液より、目的の微粒子を取り出す装置、
および微粒子を操作する微粒子捕捉装置に関するもので
ある。
【従来の技術】従来この種の装置は図4に示す様な構造
であった。図4に於て、41は微粒子捕捉・移動用レー
ザー光源であり、これより出た光は、コリメ−タレンズ
42、リレーレンズ43、ダイクロイックミラー44を
経て、対物レンズ45により、微粒子46に集光・照射
される。一方、図示されない照明系の可視光により微粒
子46は照明され、対象レンズにより、その像を撮像素
子47に結ぶ。微粒子にレ−ザ−光が集光・照射される
と、図5の様に集光される光束A、B´の屈折により、
力FA、FB´をうけ、微粒子は、光軸Oの方向にひきこ
まれる。そして、図6の様に光軸上で、この光による
力,重力,浮力のつり合う所で捕捉され、この様に捕捉
した微粒子は、ビームを動かすことにより、容易に移動
させることができる。このことにより希望する微粒子を
不要微粒子から分離分集することができる。
【発明が解決しようとする課題】所が上記の如き従来の
技術に於ては、選別分離しようとする粒子が他の不要粒
子と接していると、必要粒子と不必要粒子が同時に捕捉
されてしまうという問題があった。このために、例え
ば、特開平2−91545号公報に記載されている様
に、2本のレーザービームを用いて、各々のビームで微
粒子を捕捉し、分離させる方法がある。図7によりこれ
を説明する。図7は、従来技術に係る装置の断面図を模
式的に示した図である。1R(赤外線)レーザー110
は、赤外線領域の波長、例えば0.8μmから1.8μ
m、のコヒーレント光束を放射する標準的なレーザーで
ある。1Rレーザー110からの光束111は、光学素
子の組み合わせに入射し、充分に集光されて、生物粒子
を閉じ込めるためのトラップを形成する。当該光学素子
の組み合わせには、発散レンズ112と高収束レンズ1
23とが含まれる。発散光束114は、レンズ123の
表面の大部分に入射し、比較的高い強度の光束114が
レンズ123のアパーチャを満たす。図中の要素124
は、セル125への光学結合を向上させるために、レン
ズ123が浸されている液体(水又は油)を示してい
る。光学トラップは、セル125中に示されており、そ
のトラップに粒子136が閉じ込められている。粒子1
36は、セル125中に充填された、例えば、水のよう
な液体媒体中に浮遊している。セル125は浮遊させた
生物粒子を受け入れる透明容器、あるいは当該粒子を含
む液滴を保持するための透明なスライドである。トラッ
プ中の生物粒子の観察は、直接あるいはモニターを用い
て行なわれる。観察のための照明は、可視光源129に
よってなされ、集光レンズ128によって視野内の粒子
に照射される。この可視光は、レンズ123を通して接
眼レンズ121又はモニター118に達する。直接観察
のために、鎖線で示されている可視光はビームスプリッ
ター119によって反射されて顕微鏡接眼レンズに達す
る。赤外阻止フィルター122が接眼レンズ121の前
に置かれ、観察光学系(観察者の眼)をセル125によ
る後方反射から隔離している。モニターを行うために、
可視光は、ビームスプリッタ119を通過し、ビームス
プリッター115で反射され、赤外阻止フィルター11
7を介して最終的にモニター118に達する。赤外阻止
フィルター117は、モニター118をセルからの後方
反射から隔離している。赤外レーザー光源130は、光
束131を生成し、光束131は、発散レンズ132に
入射する。レンズ132により光束131は、光束13
4のように発散する。光束134は、鏡135によって
反射し、光束114は、鏡135を通過する。このこと
は、動作波長の異なるレーザ光源を別個に設け、これら
の波長を注意深く選択することによって達成される。他
方、光学素子135は、入射光の約半分を反射し残りの
半分を透過させるようなビームスプリッタにより、実現
されうる。図7に示されているように、光束134はレ
ンズ123によって集光され、セル125中に第2のト
ラップを形成する。不要粒子137は第2トラップに閉
じ込められている。しかし、この方法は、高価なレ−ザ
光源を2個使うため、どうしても装置が高価なものにな
ってしまうという別の問題を生ずる。本発明はこの様な
従来の問題点に鑑みてなされたもので、微粒子の選別・
分離を安価に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
に、本発明では、光源と、上記光源からの光を時間的に
第1光束と第2光束に分割する分割手段と、上記第1光
束を集光してトラップを形成する第1の光学系と、上記
第2光束を集光してトラップを形成する第2の光学系と
からなることを特徴とする微粒子捕捉装置を提供するも
のである。
【作用】分割手段は、上記光源からの光を時間的に、あ
るいは空間的に第1光束と第2光束に分割するものであ
る。第1の光学系は、上記第1光束を集光して、トラッ
プを形成する。第2の光学系は、上記第2光束を集光し
て、トラップを形成する。こうして、2つのトラップの
各々に微粒子を捕捉し、このうち少なくとも1つのトラ
ップを移動させて、微粒子の選別ができる。
【実施例】本発明は、捕捉用レーザー・ビームを時間
的、または空間的に2分割し、その2本を独立に操作し
て、2つの微粒子に照射することにより、不要微粒子と
必要微粒子を分離して、必要粒子だけを採取することが
できる。本発明の内、時間的に光束を分割するものは、
微粒子を捕捉するためには、連続的に光を照射すること
が必要ではなく、パルス光でもよいという点を利用して
いる。図6は、捕捉された状態の微粒子を示している
が、微粒子の速さが極端に大きくなく、パルス光の間隔
の間に微粒子がビーム内から出なければ、連続光である
必要はない。特殊な場合として自ら動かない微粒子に対
しては、そのままあてはまることである。従って、高価
なレーザー光を用いても、それを時分割したパルス光に
することにより、2本のレーザー光と同じ能力をもつた
め経済的にできる。図1は、本発明の実施例であって、
実線と破線がチョッパー等によりつくられた2本のパル
ス光を示す。尚、2点鎖線は、観察光を示す。本操作装
置は、光源である赤外レーザー1と、コリメ−タ−レン
ズ2と、リレーレンズ3と、時間的に分割する分割手段
である機械的チョッパー4と、反射鏡5と、ダイクロイ
ックミラー6と、対物レンズ7とを有する。コリメ−タ
−レンズ2と、リレーレンズ3と、機械的チョッパー4
と、反射鏡5と、ダイクロイックミラー6と、対物レン
ズ7とは、第1の光学系を構成する。さらに第2の光学
系として、コリメ−タ−レンズ2と、リレーレンズ3
と、機械的チョッパー4と、反射鏡10と、反射鏡11
と、ダイクロイックミラー12と、対物レンズ13とを
有する。さらに、観察用の照明系として、観察のための
照明用光源14と、ミラー15と、対物レンズ13とを
有する。試料の像の観察系としては、対物レンズ7と、
リレーレンズ16と、撮像デバイス17とを有する。次
に、動作について説明する。赤外レーザー1より出たビ
ームは、コリメ−タ−レンズ2、リレーレンズ3、機械
的チョッパー4、反射鏡5、ダイクロイックミラー6を
経て、対物レンズ7により試料8に照射される。試料8
には、ヒトの白血球を用いており、直径は、10μ〜2
0μである。レーザーの集光点でのレーザーの集光サイ
ズは、直径で1ないし2μである。一方、チョッパー4
は、図2の様に円板状の硝子板で、その半分が金属膜又
は誘電体多層膜による反射鏡となっており、その半分
は、その表面が素通しか、反射防止膜が施されている。
そして、この円板は、モーター9により回転させられる
ようになっていて、回転により2つの時間的に分割され
たパルス光を生ずる。コリメ−タ−レンズ2を通った光
がチョッパー4により反射されなかった場合には、第2
の光学系に入り、反射鏡10、反射鏡11、ダイクロイ
ックミラー12を経て、対物レンズ13により試料8に
集光される。そして、図3の様に接触している2つの白
血球に対物レンズ8と対物レンズ13を通った光を別々
に集光させる。本発明の操作方法は以下の手順で行なわ
れる。位置調節は、例えば、対物レンズ13、ダイクロ
イックミラー12を1体化した駆動手段であるステージ
を上下、左右に可動にすることと、試料8を光軸に垂直
方向に動かすことで行える。実際に、各々の白血球に集
光後、対物レンズ13、ダイクロイックミラー12のス
テージを移動させて、一方のビームを動かした所、2つ
の白血球は容易に分離できた。この後、チョッパ−4の
回転をストップし、図1の実線で示すビームのみを用い
て必要な白血球を所定の所定移動し、採取した。なお、
ここで用いたチョッパーの周波数は1kHz である。また
この装置では観察のために照明用光源14を有し、ミラ
ー15、対物レンズ13を通して試料の照明を行い、試
料の像は対物レンズ7、リレーレンズ16により撮像デ
バイス17に結像されている。以上の様に本発明は、1
個の光源から発生させた1本のビ−ムを分割して作った
2本のビームを用いているので、独立に複数の微粒子を
操作できる。このため、用途が広がると同時に、1本の
ビームのみにして、高速に動く微粒子にも容易に対応で
きる利点がある。また、第2の光学系は、試料を乗せた
ステ−ジおよび観察用の照明系と共に移動できるように
設けても良い。こうすることにより、第1の光学系の集
光位置と第2の光学系の集光位置が相対的に移動し、一
方の光学系で捕捉した微粒子を他の光学系で捕捉した微
粒子と選別することができる。以上の実施例は、レ−ザ
−光を時間的に分割したものであるが、本発明は、これ
に限られるものでは無く、レ−ザ−光を空間的に分離し
ても良い。そのためには、機械的チョッパ−の変わりに
ビ−ムスプリッタを用いて、レ−ザ−光を2個の光束に
分離すれば良い。そして、この分離された光束の各々を
2つの光学系により集光させれば良い。また、以上の実
施例は、微粒子の選別が可能な操作装置であるが、選別
を必要としない捕捉装置にも、本発明を適用できること
は、明らかである。
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、微
粒子の選別・分離を安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る操作装置のブロック図である。
【図2】本発明に係る機械的チョッパ−の一実施例を示
す平面図である。
【図3】本発明に係る2個の微粒子の選別の仕方の説明
図である。
【図4】従来技術に係る微粒子捕捉装置の説明図であ
る。
【図5】光による微粒子の捕捉の原理図である。
【図6】光による微粒子の捕捉の原理図である。
【図7】従来技術に係る2つのビ−ムを有する微粒子捕
捉装置の説明図である。
【符号の説明】
1…レーザー、2…コリメ−タ−レンズ、4…機械的チ
ョッパー、7…対物レンズ、13…対物レンズ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源と、上記光源からの光を時間的に第1
    光束と第2光束に分割する分割手段と、上記第1光束を
    集光してトラップを形成する第1の光学系と、上記第2
    光束を集光してトラップを形成する第2の光学系とから
    なることを特徴とする微粒子捕捉装置。
  2. 【請求項2】光源と、上記光源からの光を時間的に第1
    光束と第2光束に分割する分割手段と、上記第1光束を
    集光してトラップを形成する第1の光学系と、上記第2
    光束を集光してトラップを形成する第2の光学系と、上
    記の光学系のうち少なくとも1つについて、トラップの
    位置を変える駆動手段とからなることを特徴とする微粒
    子操作装置。
  3. 【請求項3】光源と、上記光源からの光を空間的に、第
    1光束と第2光束に分割する分割手段と、上記第1光束
    を集光してトラップを形成する第1の光学系と、上記第
    2光束を集光してトラップを形成する第2の光学系とか
    らなることを特徴とする微粒子捕捉装置。
  4. 【請求項4】光源と、上記光源からの光を空間的に第1
    光束と第2光束に分割する分割手段と、上記第1光束を
    集光してトラップを形成する第1の光学系と、上記第2
    光束を集光してトラップを形成する第2の光学系と、上
    記の光学系のうち少なくとも1つについて、トラップの
    位置を変える駆動手段とからなることを特徴とする微粒
    子操作装置。
JP3153494A 1991-06-25 1991-06-25 微粒子捕捉装置および微粒子操作装置 Pending JPH052138A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241310A (ja) * 1999-02-19 2000-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 微細物体の操作装置および操作方法
JP4642178B2 (ja) * 2000-01-18 2011-03-02 オリンパス株式会社 赤外顕微鏡及びそれに用いる観察鏡筒

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000241310A (ja) * 1999-02-19 2000-09-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 微細物体の操作装置および操作方法
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