JPH09145725A - 微小体付着力測定装置及び微小体付着力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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可能な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。 【解決手段】垂直及び水平方向に変位自在なプローブ２
８と、プローブの押圧部２８ａを細胞２６が付着してい
るシャーレ２４の底面上の所望位置に位置決めするよう
に、プローブ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、プローブをシャーレに対し
て相対的に水平方向へ移動させて、細胞にプローブの押
圧部を圧接させる微動ＸＹステージ５０と、細胞を押圧
部に圧接させた際に生じるプローブの水平方向の初期変
形量、及び、押圧部によってシャーレの底面から細胞が
剥がれた際に生じるプローブの水平方向の最大変形量を
光学的に検出する水平方向変位センサ３２と、初期変形
量と最大変形量に差演算を施して細胞の付着力を測定す
る水平変位検出回路４８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（Ａ
ＦＭ）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２
４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−２
０００）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Ｘ
Ｙ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５
０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５０
ａ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５０
ａ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Ｘ
Ｙ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，５
８ｄ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，５８
ｃ，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６２
ａ，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，６
２ｂ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６
２ａには、Ｔｏｋｉｎ製の積層型圧電体（５ｍｍ×５ｍ
ｍ×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２
８ｂ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２８
ａ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２
８ａ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２８
ａ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２
６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２
８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２
８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２
８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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 玲子 茨城県つくば市千現１丁目２番１号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 三島 周三 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 上 喜裕 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 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ことを特徴とする微
   小体付着力測定方法。