(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する複合顕微鏡。
【請求項２】
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する複合顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
0003706450.tif 000002
【図２】
0003706450.tif 000003