(57)【要約】【課題】液状の試料の内部に存在する物質を観察できる観察方法及び観察装置を提供する。【解決手段】液状の試料を下向きの凸部を有する状態で保持部材に保持するステップＳ１と、試料の内部に存在する物質を、保持部材に保持された試料の底部に沈着させるステップＳ２と、試料の底部に沈着した物質を観察するステップＳ３とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状の試料を下向きの凸部を有する状態で保持部材に保持するステップと、
前記試料の内部に存在する物質を、前記保持部材に保持された前記試料の底部に沈着させるステップと、
前記試料の底部に沈着した前記物質を観察するステップと
を含むことを特徴とする観察方法。
【請求項２】
前記試料の底部に焦点を合わせた観察手段によって、前記試料の底部に沈着した前記物質を観察することを特徴とする請求項１に記載の観察方法。
【請求項３】
凹部を上面に有する透明な試料プレートを前記保持部材として準備するステップと、
前記試料プレートの前記凹部に前記試料を収納するステップと、
前記凹部の底部に沈着した前記物質を、前記試料プレートの上方から観察するステップと
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の観察方法。
【請求項４】
前記凹部を覆って前記試料プレートの前記上面に透明なカバープレートを配置し、前記カバープレートの上方に配置した液体を用いた液浸レンズによって前記試料の底部に沈着した前記物質を観察することを特徴とする請求項３に記載の観察方法。
【請求項５】
前記試料を液滴形状で保持する透明の試料保持膜を有する前記保持部材を準備するステップと、
前記試料を前記試料保持膜の第１主面に滴下して、前記試料を液滴形状で前記第１主面に保持するステップと、
前記第１主面を下方に向けた状態で、下向きの凸部を有する状態にした前記試料の底部に前記物質が沈着するまで前記試料を保持するステップと
前記第１主面を下方に向けた状態で前記試料の底部に沈着した前記物質を、前記第１主面と対向する前記試料保持膜の第２主面から観察するステップと
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の観察方法。
【請求項６】
前記試料保持膜が樹脂フィルムであることを特徴とする請求項５に記載の観察方法。
【請求項７】
液状の試料の内部に存在する物質が前記試料の底部に沈着するように、前記試料を下向きの凸部を有する状態で保持する保持部材と、
前記試料の底部に合わせて焦点が設定された、前記試料の底部に沈着した前記物質を観察するための観察手段と
を備えることを特徴とする観察装置。
【請求項８】
前記保持部材が、前記試料を内部に収納する凹部を上面に有し、
前記凹部の底面に沈着した前記物質に焦点が合うように設定された前記観察手段が、前記上面の上方に配置されている
ことを特徴とする請求項７に記載の観察装置。
【請求項９】
前記保持部材が、第１主面に前記試料を液滴形状で保持する透明の試料保持膜を有し、
前記第１主面を下方に向けた状態で、前記第１主面と対向する前記試料保持膜の第２主面から、下向きの凸部を有する状態にした前記試料の底部に沈着した含有物を前記観察手段によって観察する
ことを特徴とする請求項７に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の試料の内部に存在する物質の観察に使用される観察方法及び観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状の試料を観察するために種々の方法が使用されている。例えば、電子線を液状の試料に照射して観察する電子顕微鏡などが使用されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
液状の試料について、表面だけでなく、試料の内部に存在する粒子などの観察が必要とされる場合がある。例えば、使用済みの食用油を再利用するために、再生作業を行った後の食用油の内部に残留する異物の大きさや個数などを評価する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８７０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液状の試料を外部から観察した場合、試料の内部の粒子などを観察、評価することは困難である。液状の試料の内部に存在する物質を観察するための有効な手段については、十分な検討がされていない。本発明は、液状の試料の内部に存在する物質を観察できる観察方法及び観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、液状の試料を下向きの凸部を有する状態で保持部材に保持するステップと、試料の内部に存在する物質を、保持部材に保持された試料の底部に沈着させるステップと、試料の底部に沈着した物質を観察するステップとを含む観察方法が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、液状の試料の内部に存在する物質が試料の底部に沈着するように試料を下向きの凸部を有する状態で保持する保持部材と、試料の底部に合わせて焦点が設定された、試料の底部に沈着した物質を観察するための観察手段とを備える観察装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液状の試料の内部に存在する物質を観察できる観察方法及び観察装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る観察装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２に示した観察装置を用いた観察方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】比較例の観察方法を示す模式図である。
【図５】他の比較例の観察方法を示す模式図である。
【図６】他の比較例の観察方法を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る観察装置の他の例を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の変形例に係る観察装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る観察方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示した観察方法を説明するための模式図である（その１）。
【図１１】図９に示した観察方法を説明するための模式図である（その２）。
【図１２】図９に示した観察方法を説明するための模式図である（その３）。
【図１３】図９に示した観察方法を説明するための模式図である（その４）。
【図１４】図９に示した観察方法を説明するための模式図である（その５）。
【図１５】試料の底部に沈着した物質を観察した例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る観察方法は、図１に示すように、液状の試料を下向きの凸部を有する状態で保持部材に保持するステップＳ１と、試料の内部に存在する物質を、保持部材に保持された試料の底部に沈着させるステップＳ２と、試料の底部に沈着した物質を観察するステップＳ３とを含む。
【００１２】
図１に示した観察方法は、液状の試料の内部に存在する物質（以下において「含有物」という。）が試料の底部に沈着するように試料を下向きの凸部を有する状態で保持する保持部材と、試料の底部に合わせて焦点が設定された、試料の底部に沈着した含有物を観察するための観察手段とを備える観察装置によって実現できる。
【００１３】
図２に、第１の実施形態に係る観察装置の例を示す。図２に示す観察装置は、液状の試料１００を内部に収納する凹部を上面に有する試料プレート１１を保持部材として備える。そして、観察手段として、試料プレート１１の上面の上方に対物レンズ２０が配置されている。対物レンズ２０は、試料１００の底部に合わせて焦点が設定されている。つまり、試料プレート１１の凹部の底面に沈着した含有物１１０に対物レンズ２０の焦点が合っている。
【００１４】
図２に示した観察装置では、対物レンズ２０として水浸レンズが使用されている。即ち、凹部を覆って試料プレート１１の上面に透明なカバープレート３０が配置され、カバープレート３０との間に水滴２２を介在させて水浸レンズが配置されている。水浸レンズなどの液浸レンズを使用することによって、対物レンズ２０の開口数を大きくし、分解能を上げることができる。カバープレート３０は、試料１００が収納された凹部を閉空間にするように、試料プレート１１の上面に配置される。カバープレート３０により、試料１００と水滴２２とが分離される。
【００１５】
以下に、図３を参照して、図２に示した観察装置によって試料１００を観察する方法を説明する。
【００１６】
先ず、図３のステップＳ１１において、凹部を上面に有する透明な試料プレート１１を、保持部材として準備する。試料プレート１１には、例えばガラスプレートなどが好適に使用される。凹部の周囲から光が入射する透明な試料プレート１１を使用することにより、試料１００の内部をより観察しやすくすることができる。
【００１７】
次いで、ステップＳ１２において、試料プレート１１の凹部に試料１００を収納する。これにより、試料１００が下向きの凸部を有する状態で試料プレート１１に保持される。
【００１８】
その後、ステップＳ１３において、凹部を覆って試料プレート１１の上面に透明なカバープレート３０を配置する。カバープレート３０には、例えば、ガラス板や透明樹脂フィルムなどを使用する。カバープレート３０を介して試料１００を観察するため、カバープレート３０の光透過性は高いほど好ましい。このため、薄い透明樹脂フィルムなどが、カバープレート３０に好適に使用される。なお、カバープレート３０の特性や厚みを考慮して水浸レンズの設定を調整することにより、カバープレート３０を介在させた影響を観察に関してキャンセルすることは容易である。
【００１９】
ステップＳ１４において、試料プレート１１の凹部に試料１００を収納してから一定の時間、試料１００の含有物１１０が試料１００の底部に沈着するまで、試料１００を放置する。その後、ステップＳ１５において、試料プレート１１の凹部において試料１００の底部に沈着した物質を、試料プレート１１の上方から対物レンズ２０によって観察する。
【００２０】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る観察方法では、保持部材に下向きの凸部を有する状態で保持した試料１００の含有物１１０を試料１００の底部に沈着させ、この含有物１１０を観察する。このため、液状の試料１００の含有物１１０を容易に観察できる。したがって、第１の実施形態に係る観察方法を適用することにより、液状の試料１００の品質管理などを容易に行うことができる。また、上記の観察方法では高価な装置や大規模な設備を必要としないため、観察の費用を抑制することができる。
【００２１】
これに対し、図４に示す比較例のように、板状の試料プレート１１Ａの上面に滴下した試料１００を対物レンズ２０Ａによって観察する方法がある。しかし、図４に示した比較例の観察方法では、観察できるのは試料１００の表面のみであり、試料１００の内部の粒子を観察することは困難である。また、図５に示すように板状の試料プレート１１Ａの上面に滴下した試料１００を液浸レンズで観察した場合は、対物レンズ２０を試料１００に浸すことによって生じる試料１００の内部での粒子の３次元的な動きが速い。このため、対物レンズ２０の分解能を上げるために液浸レンズを使用しても、試料１００の含有物の観察は困難である。図６に示すように収納容器１１Ｂに収納した試料１００を液浸レンズで観察する場合も同様である。
【００２２】
第１の実施形態に係る観察方法によれば、例えば、食用油などの液体を再生した後の品質を評価することが容易である。再生した液体を評価する他の方法として、使用済みの液体からの異物の除去に使用したフィルターを観察し、フィルターに付着した異物を確認する方法も考えられる。しかし、フィルターに付着した異物の確認は容易ではない。これに対し、第１の実施形態に係る観察方法によれば、液体に残留した異物を容易に確認できるため、液体の品質の評価を高精度且つ低コストで行える。
【００２３】
また、第１の実施形態に係る観察方法を、工作機械などに使用される潤滑油の品質管理に適用することもできる。即ち、潤滑油に含まれる磨耗粉の量を確認したり、潤滑油の汚れ具合を評価したりできる。その評価結果から、潤滑油を交換するタイミングを決定できる。
【００２４】
第１の実施形態に係る観察方法では、図３のステップＳ１４において説明したように、試料プレート１１の凹部に試料１００を収納してから、含有物１１０が試料１００の底部に沈着するのに十分な時間、試料１００を放置する。放置する時間は、試料１００の粘性などの特性や含有物１１０の種類などに応じて適宜設定される。例えば、数分間〜数十分間程度、試料１００を放置する。
【００２５】
なお、図２に示した観察装置では、試料プレート１１の凹部の底面が曲面である。しかし、試料プレート１１の凹部の底面を平坦にしてもよい。凹部の底面を平坦にすることにより、試料１００の底部において含有物１１０が重なり合うことが少なくなり、含有物１１０の個々の大きさや個数などが観察しやすくなる。
【００２６】
また、対物レンズ２０の焦点を試料１００の底部に合わせることにより、背景が観察されることに起因する影響を抑制できる。即ち、試料プレート１１の表面に付着した異物や傷、試料プレート１１での光の反射などの影響を排除した観察が可能になる。これにより、観察の精度が向上する。
【００２７】
図２では、対物レンズ２０に水浸レンズを使用する場合を例示的に示した。水浸レンズは、試料１００の中間や底部の観察に有利である。なお、カバープレート３０との間に油滴を介在させる油浸レンズを対物レンズ２０に使用してもよい。カバープレート３０の上方に配置した液体を用いた液浸レンズによって、試料１００の底部に沈着した含有物１１０を高い分解能で観察するができる。ただし、カバープレート３０と試料１００とが離間している場合には、水浸レンズを対物レンズ２０に使用することが好ましい。
【００２８】
また、図７に示すように、試料１００との間に大気を介在させた対物レンズ２０によって、試料１００の含有物１１０を観察してもよい。この場合、試料プレート１１の表面にカバープレート３０を配置する必要はない。
【００２９】
＜変形例＞
図８に、試料１００の含有物１１０の画像データを取得する観察装置の例を示す。図８に示した観察装置では、カメラなどの撮像装置４０の撮影用レンズを対物レンズ２０として、試料１００の含有物１１０の画像が撮影される。
【００３０】
撮像装置４０によって取得された画像データは、ディスプレイ５０に表示される。また、解析処理装置６０によって画像データを解析し、含有物１１０の大きさや個数などを画像処理によって取得できる。画像データや解析結果は、記録装置７０に電子データとして記録することが可能である。観察者は、画像データや解析結果などの電子データを用いて試料１００について種々の評価を行うことができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る観察方法は、図９に示すように、試料１００を液滴形状で保持する透明の試料保持膜を準備するステップＳ２１と、試料１００を試料保持膜の第１主面に滴下して、試料１００を液滴形状で第１主面に保持するステップＳ２２と、第１主面を下方に向けた状態で試料保持膜を保持し、下向きの凸部を有する状態にした試料１００の含有物１１０を試料１００の底部に沈着させるステップＳ２３と、第１主面を下方に向けた状態で試料１００の底部に沈着した含有物１１０を、第１主面と対向する試料保持膜の第２主面から観察するステップＳ２４とを含む。以下に、図１０〜図１４を参照して、図９に示した観察方法を説明する。
【００３２】
先ず、図１０に示すように、試料保持膜１２が試料容器１３に支持された構成の保持部材を準備する。試料容器１３には、試料保持膜１２の試料１００を滴下する領域には配置されない形状のものを使用する。図１０に示した試料容器１３は、試料１００が滴下される中央領域１２０を囲んで、試料保持膜１２の第１主面の外縁部を支持する枠形状である。図１０は、第１主面側から見た試料容器１３を示している。図１１に、図１０に示した保持部材の側面図を示す。図１１では、試料容器１３の側面を透過して試料保持膜１２を図示している（以下において同様。）。
【００３３】
次いで、第２主面１２２を下方に向けて配置された試料保持膜１２の第１主面１２１に、試料１００を滴下する。図１２に示すように、第１主面１２１を上方に向けた状態において、試料１００は試料保持膜１２の第１主面１２１に上向きの凸部を有する状態で保持される。
【００３４】
その後、図１３に示すように、第１主面１２１を下方に向け、第２主面１２２を上方に向けた状態で、下向きの凸部を有する状態にした試料保持膜１２を保持する。この状態で一定の時間を経過させることにより、試料１００の含有物１１０は試料１００の底部に沈着する。
【００３５】
そして、図１４に示すように、試料１００の底部に沈着した含有物１１０を、試料保持膜１２の第２主面１２２から観察する。対物レンズ２０は、試料１００の底部に焦点が合うように設定される。
【００３６】
図１４では対物レンズ２０に水浸レンズを使用した例を示したが、対物レンズ２０に油浸レンズを使用してもよい。或いは、試料保持膜１２との間に大気を介在させた対物レンズ２０を使用してもよい。
【００３７】
第２の実施形態に係る観察方法によれば、観察される試料１００の背景には、試料プレート１１などの保持部材が存在しない。このため、保持部材の表面に付着した異物や傷、保持部材での光の反射などの影響を排除した、高精度の観察が可能である。
【００３８】
第１主面１２１に滴下した試料１００を第２主面１２２から観察するため、試料保持膜１２には透明な膜が使用される。例えば、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルムなどの樹脂フィルムを試料保持膜１２に使用可能である。また、第１主面１２１に付着した試料１００を第２主面１２２側から観察するため、試料保持膜１２は薄いことが好ましい。このため、例えば試料保持膜１２に膜厚が５μｍ程度のポリプロピレンフィルムを使用する。試料保持膜１２の素材には、試料１００を試料容器１３の壁面に接触しない範囲で液滴形状で保持することが可能な程度の濡れ性を有する材料を、試料１００の溶媒に応じて選択される。
【００３９】
図１４に示した観察装置について、図８に示したような画像データを取得する構成を適用してよい。図１５に、試料１００の底部に沈着した含有物１１０を観察した画像データの例を示す。本発明者らの実験によれば、試料１００に食用油を使用し、試料保持膜１２に食品用ラップフィルムを使用した観察において、粒径が２．３μｍ程度の粒子が観察された。
【００４０】
第２の実施形態に係る観察方法は、乾燥しにくく、試料保持膜１２の表面に下向きの凸部を有する状態を維持して付着する程度の粘性を有し、且つ、内部を観察できる程度に透明である試料１００について、好適に使用される。
【００４１】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４２】
上記の説明では、対物レンズ２０によって試料１００を観察する例を示したが、観察手段として他の手段、例えば、レーザを試料１００に照射するレーザ走査型顕微鏡などを使用してもよい。短波長のレーザを使用することにより、分解能の高い観察が可能である。
【００４３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１１…試料プレート
１２…試料保持膜
２０…対物レンズ
２２…水滴
３０…カバープレート
１００…試料
１１０…含有物
１２１…第１主面
１２２…第２主面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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