(57)【要約】【課題】フィルム、プラスチックス、塗料膜などに混入している微小異物を、原因究明用のサンプルとして切除或いは剥離などにより取り出した後に、該微小異物を連続吸引式マイクロキャピラリにより分析用試料台に移設して行う連続吸引式マイクロサンプリングシステム、装置及び分析法並びに連続吸引式マイクロキャピラリを提供する。【解決手段】モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている工業目的サンプリング用のマイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とする連続吸引式マイクロサンプリングシステムである。【選択図】　　　図３
2004012361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている工業目的サンプリング用のマイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とする連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【請求項２】
顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、マイクロマニピュレーターから成り、被験物から大きさ１００μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能である工業目的マイクロサンプリングシステムであり、該顕微鏡が実体顕微鏡であり、また、該マイクロマニピュレーターにより操作されるマイクロナイフが、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えており、前記マイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とする連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【請求項３】
連続吸引式マイクロキャピラリの連続吸引がエアーポンプにより行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【請求項４】
エアーポンプが、毎分０．１リットルから１０リットルの吸引能力を備えていることを特徴とする請求項３に記載の連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【請求項５】
モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている工業目的サンプリング用のマイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、連続吸引式のマイクロキャピラリで連続吸引する吸引手段を備えており、ガラス、プラスチックス又は金属製のパイプで形成されており、その先端部にフィルタが配設されていることを特徴とする連続サンプリング用のマイクロキャピラリ。
【請求項６】
先端吸引口の開口部直径が、２００μｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロキャピラリ。
【請求項７】
顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、マイクロマニピュレーターから成り、該顕微鏡が実体顕微鏡であり、また、該マイクロマニピュレーターにより操作されるマイクロナイフが、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えており、前記マイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とするマイクロサンプリング装置。
【請求項８】
実体顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えているマイクロナイフを操作するマイクロマニピュレーターから成る工業目的マイクロサンプリングを装置により、被験物から大きさ１００μｍ以下のサンプルの切除・剥離を行い、該サンプルの化学的ないし物性的分析を行う分析法であり、前記マイクロナイフで採取したマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とするマイクロサンプルの分析法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続吸引式マイクロサンプリングシステム、装置及び分析法並びに連続吸引式マイクロキャピラリに関し、更に詳しくは、フィルム、プラスチックス、塗料膜などに混入している微小異物を、原因究明用のサンプルとして切除或いは剥離などにより取り出した後に、該微小異物を連続吸引式マイクロキャピラリにより分析用試料台に移設して行う連続吸引式マイクロサンプリングシステム、装置及び分析法並びに連続吸引式マイクロキャピラリに関する。
【０００２】
更に本発明は、実体顕微鏡・ＣＣＤカメラ及びモニター・マイクロマニピュレーター・超マイクロナイフの組み合わせで、例えば１００μｍ以下の大きさである微小異物を連続的にサンプリングするのに好ましく適用される連続吸引式マイクロサンプリングシステム、装置及び分析法並びに連続吸引式マイクロキャピラリに関する。
また、本発明は、生物のマイクロ手術やマイクロサンプリングなどにも適用されるものである。但し、この場合、被験物を冷却する等して固形化することを要する。
【０００３】
【従来技術】
工業用マイクロサンプリングを行うマイクロマニピュレーターシステムとしては、例えば島津製作所社製のＭＭＳ−７７（同社製品名）が知られている。このシステムにおいて、微小異物を分析用試料台に移設するのに、ガラス製キャピラリ針、金属製針が利用されている。
【０００４】
また、生物関係のマイクロサンプリングとして、例えばナリシゲ社製の注射筒による空気吸引式のマイクロキャピラリがあるが、吸引量が注射筒の容量に限定されるため、サンプリングの途中で吸引を中断せざるを得ない事態がしばしば生じ、長時間の連続吸引は不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシステムによるマイクロサンプリングでは、切除或いは剥離したサンプル（微小異物）を試料台に移設させるのに、サンプルが例えば１００μｍ以下の大きさである場合、ガラス製キャピラリ針や金属製針で行おうとすると、豊富な熟練と経験が必要であり、容易に操作できるようになるには非常な困難を伴う。特に、鋭い針先で微小異物を扱うと、突き刺したり、破損させたり、その他に静電気反発などがあり、正確に採取するのは非常に困難である。
【０００６】
更に、切除或いは剥離した微小異物は不定形であるため、例えば、注射筒による吸引のように吸引量が限定されていると、微小異物が吸引開口部に密着させることができず、開口部の隙間から漏れる空気によって操作の途中で吸引が途切れ微小異物を紛失してしまうことさえある。
【０００７】
本発明者等は、上記に基づき、フィルム、プラスチックス、塗料膜などの工業品（中間品を含む）への混入異物などで例えば１μｍ〜１００μｍの微小なサンプルを切除或いは剥離などにより採取して分析測定するのに利用される連続マイクロサンプリングシステム及び連続吸引式マイクロキャピラリを、特願２００１−３６９４６４号により先に提案したが、本発明は、その研究の延長線上にある。
【０００８】
即ち、上記の先行出願では、キャピラリー先端口を特殊加工して、微小異物を吸引採取する構成であったが、キャピラリー先端口を特殊加工することは、技術的難易度が高く、製造コストの低廉化に支障があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、キャピラリー先端にメンブランフィルタ等のフィルタを装着することで、毎時当たりの吸引量を増大させ、確実に微小異物を吸引採取することができるよう構成された連続マイクロサンプリングシステム及び連続吸引式マイクロキャピラリを明らかにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記構成を有する。
１．モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている工業目的サンプリング用のマイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とする連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【００１１】
２．顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、マイクロマニピュレーターから成り、被験物から大きさ１００μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能である工業目的マイクロサンプリングシステムであり、該顕微鏡が実体顕微鏡であり、また、該マイクロマニピュレーターにより操作されるマイクロナイフが、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えており、前記マイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とする連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【００１２】
３．連続吸引式マイクロキャピラリの連続吸引がエアーポンプにより行われることを特徴とする前記１又は２に記載の連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【００１３】
４．エアーポンプが、毎分０．１リットルから１０リットルの吸引能力を備えていることを特徴とする前記３に記載の連続吸引式マイクロサンプリングシステム。
【００１４】
５．モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えている工業目的サンプリング用のマイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、連続吸引式のマイクロキャピラリで連続吸引する吸引手段を備えており、ガラス、プラスチックス又は金属製のパイプで形成されており、その先端部にフィルタが配設されていることを特徴とする連続サンプリング用のマイクロキャピラリ。
【００１５】
６．先端吸引口の開口部直径が、２００μｍ以下の範囲であることを特徴とする前記５に記載のマイクロキャピラリ。
【００１６】
７．顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、マイクロマニピュレーターから成り、該顕微鏡が実体顕微鏡であり、また、該マイクロマニピュレーターにより操作されるマイクロナイフが、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えており、前記マイクロナイフで採取した大きさ１００μｍ以下のマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とするマイクロサンプリング装置。
【００１７】
８．実体顕微鏡、ＣＣＤカメラ、モニター、モース硬度６以上の硬度を有する材料で形成され、且つ、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下のサンプルの切除・剥離が可能であるブレードを備えているマイクロナイフを操作するマイクロマニピュレーターから成る工業目的マイクロサンプリングを装置により、被験物から大きさ１００μｍ以下のサンプルの切除・剥離を行い、該サンプルの化学的ないし物性的分析を行う分析法であり、前記マイクロナイフで採取したマイクロサンプルを、先端部にフィルタが配設された連続吸引式のマイクロキャピラリを用いて試料台に移設してサンプリングを行うことを特徴とするマイクロサンプルの分析法。
【００１８】
本発明に用いられるフィルタは、例えば、メンブランフィルタが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に従って、本発明に係る連続吸引式マイクロキャピラリによる微小異物（サンプル）の連続吸引式マイクロサンプリングシステムを説明する。
【００２０】
先ず、サンプルを採取しようとする被験物１０は、実体顕微鏡２０の載置台２１上に配置され、接眼レンズ２２を通じてＣＣＤカメラ３０により撮像されてモニター４０に映し出される。
【００２１】
被験物１０からのサンプルの採取は、一対で構成されている一方のマイクロナイフ用マニピュレータ５０の操作によって駆動されるアーム５２の先端に取り付けられているマイクロナイフ６０により行われる。
【００２２】
被験物１０からマイクロナイフ６０によって切除・剥離されたサンプルは、一対で構成されている他の一方のマイクロキャピラリ用マニピュレタ５１の操作により駆動されるアーム５３の先端に取り付けられ、エアーポンプ７０から吸引パイプ７１を介して常時連続吸引されているマイクロキャピラリ６１の先端に吸引される。
【００２３】
図２に示すように、マイクロキャピラリ６１の先端に吸引されたサンプルは、マニピュレータ５１の操作によって、載置台２１上の分析用試料台２３の中心部上方に移動されて、マニピュレータ５１の操作により分析用試料台２３の中心部に接触され、エアーポンプ７０が吸引停止されると同時に、分析用試料台２３の中心部に設置されて、該当する分析装置の試料室に移設され、化学的ないし物理的分析が行われる。
【００２４】
ここで云う分析用試料台２３とは、例えば顕微赤外分光用のダイヤモンド製透過板、フッ化バリウム製透過板、熱分解ガスクロマトグラフィ用のパイルファイル、飛行時間型質量分析計（Ｔｏｆ−ＳＩＭＳ）の測定に用いるシリコンウエハなどを指称する。
【００２５】
次に、図３に従って、マイクロキャピラリ用のマニピュレータ５１のアーム５３に取り付けられて利用されるマイクロキャピラリ６１を説明する。
【００２６】
図３に示すように、マイクロキャピラリ６１の先端の吸引口には、メンブランフィルタ６２が配設される。頭記した特願２００１−３６９４６４号に記載のマイクロキャピラリにおいては、吸引口の断面形状として、マイクロナイフ６０により切除・剥離されるサンプルの多様な外観形状に対応させて円錐型、椀型、円柱型などに形成することを提案した。然しながら、本件発明に係るマイクロキャピラリ６１としては、メンブランフィルタ６２を配設する構成であるので、吸引口の縦断面及び横断面の形状には全く拘泥しない。このことはまた、マイクロキャピラリ６１の毛細管部６３の縦断面形状及び横断面形状に拘泥しないことを意味しており、最もシンプルな形状では、図３に示すように、毛細管部６３がそのまま先端まで続いた状態（形状）で吸引口とすることができ、吸引口の内側を加工する必要がある頭記した特願２００１−３６９４６４号に記載のマイクロキャピラリを製造することと比較すると、加工が極めて容易であり、製造コストの低廉化に大きく貢献することとなった。
【００２７】
配設されるメンブランフィルタの如きフィルタ６２としては、吸引しようとする異物の大きさに対応させて、０．１〜１００μｍまでのサイズのものを用意して、選択的に利用される。このため、本発明に係るマイクロキャピラリ６１では、適切なサイズのメンブランフィルタ６２を利用することにより、先端吸引口及び毛細管部６３内径を、吸引しようとする異物の外径よりもはるかに大きな内径とすることが許されるので、例えば、先端部口径として、１０μｍ〜５００μｍまでもが許され、上記したように、特殊な先端形状への加工が必要ないことと相俟って、製造コストの低廉化に有利であるだけでなく、肉厚のキャピラリとすることが可能であり、耐久性の向上に有利である。
【００２８】
本発明に係るマイクロキャピラリ６１による吸引能力は、配設するメンブランフィルタ６２の穴サイズによって左右されるが、通常取り扱う数μｍ〜数十μｍ微小異物では、メンブランフィルタ６２を取付けないものに比し吸引能力は５倍から１０倍に向上した。
【００２９】
メンブランフィルタ６２をマイクロキャピラリ６１の先端に配設するには、図３のＡに示すように、マイクロキャピラリ６１の先端部に接着剤などにより接着する態様、図３のＢに示すように、マイクロキャピラリ６１の先端部の周囲にメンブランフィルタ６２を被せるように配設して、周囲部分を接着剤などにより固定する態様、或いは締付環６４により固着する態様が採用される。また、図３のＣに示すように、メンブランフィルタ６２をユニット化したもの６５を利用して、マイクロキャピラリ６１の先端に被冠する態様が採用される。何れにしても重要なことは、メンブランフィルタ６２を取り付ける際に、マイクロキャピラリ６１の先端開口が接着剤などにより閉鎖されてしまわないことである。
【００３０】
請求項６に示される本発明は、先端吸引口の開口部直径が、２００μｍ以下、好ましくは１μｍ〜２００μｍの範囲であるマイクロキャピラリであり、これによって、被験物から採取されたマイクロサンプルを確実に吸引保持できる。
【００３１】
本発明に係るマイクロサンプリングシステムにおいては、特願２０００−２０９７５１号に記載されているマイクロナイフが好ましく利用されるが、その特徴をここに説明する。
【００３２】
本発明で好ましく利用されるマイクロナイフとしては、少なくともそのブレード部分がモース硬度で６以上であることが要求される。モース硬度６を越える硬度を持つ材質、例えば、黄石（例えばＴｏｐａｚ、モース硬度８）、鋼玉（例えばルビー、モース硬度９）或いは超鋼材や焼き入れ鋼（モース硬度６強）などが利用される。ジルコニア、サファイヤ、ルビーなどは、硬さの点でモース硬度６以上であり利用可能であるが、ブレードの材料としてはやや脆いところがある。従って、サンプリング対象物によって選択的に利用される。更に、例えばモース硬度６〜７である超鋼材や、モース硬度１０のダイヤモンドがブレードの材料として好ましく用いられる。
【００３３】
ブレードの形状は、彫刻刀や鑿などで知られている各種の刃先形状が採用され、刃先の種類としては、片刃・両刃の何れであってもよい。ブレードの断面形状は、丸・楕円・三角形・方形・平板状・半円形・円弧状・Ｖ字状など、及び匙型などの様々の形状であってよい。
【００３４】
尚、実体顕微鏡２０としては、ニコン社製、オリンパス社製、カールツアイス社製などの市販品が利用できるが、観察総合倍率が５０〜２００倍でリング照明及びグラスファイバーなどのような集光照明による反射と透過の観察機能を持ち、ＣＣＤカメラ３０が取り付け可能であり、三眼鏡筒を備えた機種を選択する。実体顕微鏡２０の観察倍率と観察サイズの相関は以下の数値となるが、観察サイズが１ｍｍを超えると、取り扱いが十分に容易である。
【００３５】
2004012361.tif 000003
【００３６】
マイクロマニピュレーター５０としては、前述の島津社製の工業用マイクロマニピュレータ（ＭＭＳ−７７）或いはナリシダ社製のバイオ研究用マニピュレーターが利用できる。但し、両装置は光学顕微鏡を利用するシステムとして構成されているので、本発明に利用するには、実体顕微鏡２０が組み込みできるよう、付属装置・備品などを改良すればよい。
【００３７】
本発明のシステムにおけるＣＣＤカメラ３０とモニター４０とは、実体顕微鏡２０に適用できるよう市販品を改良して利用すればよい。
【００３８】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を例証する。
実施例１
フィルムベースからマイクロナイフで切除・剥離した、外観形状が球体で直径およそ１０μｍのサンプルを、図３のＡに示されているマイクロキャピラリ６１（先端吸引口が直径１５μｍで、０．４５μｍ以上のものを通さないメンブランフィルタを装着。）を利用してエアポンプにより吸引する試験を行った。
【００３９】
エアポンプの吸引量を毎分１リットルに設定して連続吸引したところ、サンプルは確実に吸引され、マニピュレータで移動操作しても脱落することがなかった。更に、吸引量を毎分５リットルに設定して連続吸引を行ったところ、サンプルはマイクロキャピラリの先端に吸引保持されていた。
【００４０】
実施例２
フィルムベースからマイクロナイフで切除・剥離した、外観形状が楕円状で長径２０μｍ、短径１０μｍのサンプルを、図３のＢに示されているマイクロキャピラリ６１（先端吸引口が直径３０μｍで、０．４５μｍ以上のものを通さないメンブランフィルタを装着。）を利用して、エアポンプにより吸引する試験を行った。
【００４１】
エアポンプの吸引量を毎分１リットルに設定して連続吸引したところ、サンプルは確実に吸引され、マニピュレータで移動操作しても脱落することがなかった。更に、吸引量を毎分５リットルに設定して連続吸引を行ったところ、サンプルはマイクロキャピラリの先端に吸引保持されていた。
【００４２】
【発明の効果】
先行出願である特願２００１−３６９４６４号により提案の、キャピラリ先端口を特殊加工して微小異物を吸引採取する構成と比較し、キャピラリ先端の口径を大きくすることが可能となったため、キャピラリ加工が容易となり、製造コストの低廉化に貢献するものとなった。また、メンブランフィルタ等のフィルタを利用することにより、微小異物のサイズに関係なく例えば、１０μｍ〜５００μｍまでのサイズに対応できるため、キャピラリの先端部サイズに対する要求は極めて軽減化されることとなり、上記と相俟ってキャピラリの製造コストの低廉化に大きく寄与することとなった。更に、従来のマイクロキャピラリと比較して、キャピラリ肉厚を厚くできその耐久性能が著しく向上するという効果も得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシステムを示す概略図
【図２】システムの被験物及び分析用試料台を示す概略平面図
【図３】マイクロキャピラリを示す断面図
【符号の説明】
１０−被験物
２０−実体顕微鏡
２１−載置台
２２−接眼レンズ
２３−分析用試料台
３０−ＣＣＤカメラ
４０−モニター
５０−マイクロナイフ用のマニピュレータ
５１−マイクロキャピラリ用のマニピュレータ
５２−マイクロナイフ用のアーム
５３−マイクロキャピラリ用のアーム
６０−マイクロナイフ
６１−マイクロキャピラリ
６２−メンブランフィルタ
６３−毛細管部
６４−締付環
６５−フィルタユニット
７０−エアポンプ
７１−吸引パイプ
８０−サンプル（微小異物）
【図１】
2004012361.tif 000004
【図２】
2004012361.tif 000005
【図３】
2004012361.tif 000006