(57)【要約】【課題】視認性が高く扱い易いガラス針を提供する。【解決手段】管状または棒状であって一端が尖ったガラス針本体１１と、照明光をガラス針本体１１へ導くための導入部材１３とを有し、当該導入部材１３によって、前記照明光を、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに対して傾けて、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに沿った側面１１ａよりガラス針本体１１へ入射させることにより、ガラス針本体１１の全体を光らせる。【選択図】図２
2005125452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状または棒状であって一端が尖ったガラス針本体と、
照明光を前記ガラス針本体へ導くための導入部材とを有し、
当該導入部材によって、前記照明光を、前記ガラス針本体の中心軸に対して傾けて、前記ガラス針本体の前記中心軸に沿った側面より前記ガラス針本体へ入射させることにより、前記ガラス針本体の全体を光らせることを特徴とするガラス針。
【請求項２】
請求項１に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体を照明するためのガラス針用光源を有し、当該ガラス針用光源からの光を前記照明光として前記ガラス針本体へ導くことを特徴とするガラス針。
【請求項３】
請求項２に記載のガラス針において、
試料を照明するための観察用光源をさらに有し、
前記導入部材によって、当該観察用光源からの光を、前記ガラス針本体へ入射させることにより、前記観察用光源からの光を前記ガラス針本体の先端から射出させることを特徴とするガラス針。
【請求項４】
少なくとも２つのガラス層からなり、管状または棒状であって一端が尖ったガラス針本体と、
照明光を前記ガラス針本体へ導くための導入部材とを有し、
当該導入部材によって、前記照明光を、前記ガラス針本体の中心軸に対して傾けて、前記ガラス層のうちの少なくとも最も外側の前記ガラス層へ入射させることにより、前記ガラス針本体の全体を光らせることを特徴とするガラス針。
【請求項５】
請求項４に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体を照明するためのガラス針用光源を有し、当該ガラス針用光源からの光を前記照明光として前記ガラス針本体へ導くことを特徴とするガラス針。
【請求項６】
請求項５に記載のガラス針において、
試料を照明するための観察用光源をさらに有し、
当該導入部材によって、前記観察用光源からの光を、前記ガラス層のうちの内側の前記ガラス層へ入射させることにより、前記観察用光源からの光を前記ガラス針本体の先端から射出させることを特徴とするガラス針。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体における前記ガラス層どうしの接合面に、鏡面処理が施されていることを特徴とするガラス針。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス針に関し、特に電気生理実験などで用いられるマイクロマニピュレータ用のガラス針に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気生理実験において、生きた細胞などの試料を吸引して固定したり、電極として用いて試料に対して電気的な刺激を与えたりするためのガラス針を備えたマイクロマニピュレータが用いられている。このマイクロマニピュレータに備えられたガラス針は、一般に先端の径が細いものでは１μｍ程度の管形状または棒形状をしており、顕微鏡などによって拡大観察しながら操作される。
【０００３】
このような先端の細いガラス針を試料に対して精度良くセッティングするため、ガラス針の先端を局所的に照明することによって、ガラス針の先端位置を高精度に検出してガラス針の先端と試料との位置合わせを自動的に行う構成のマイクロマニピュレータが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−９４３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に開示されているマイクロマニピュレータは、上述のようにガラス針の先端を局所的に照明する構成であるため、例えば暗室などの暗い環境においてはガラス針全体を視認することができない。このため、暗い環境において試料に対してガラス針をセッティングする際に、例えば顕微鏡に備えられている対物レンズなどの各部品にガラス針を衝突させて破損させてしまう危険性があるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、視認性が高く扱い易いガラス針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】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、
管状または棒状であって一端が尖ったガラス針本体と、
照明光を前記ガラス針本体へ導くための導入部材とを有し、
当該導入部材によって、前記照明光を、前記ガラス針本体の中心軸に対して傾けて、前記ガラス針本体の前記中心軸に沿った側面より前記ガラス針本体へ入射させることにより、前記ガラス針本体の全体を光らせることを特徴とするガラス針を提供する。
【０００７】
また、請求項２に記載のガラス針は、
請求項１に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体を照明するためのガラス針用光源を有し、当該ガラス針用光源からの光を前記照明光として前記ガラス針本体へ導くことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載のガラス針は、
請求項２に記載のガラス針において、
試料を照明するための観察用光源をさらに有し、
前記導入部材によって、当該観察用光源からの光を、前記ガラス針本体へ入射させることにより、前記観察用光源からの光を前記ガラス針本体の先端から射出させることを特徴とするガラス針。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、
少なくとも２つのガラス層からなり、管状または棒状であって一端が尖ったガラス針本体と、
照明光を前記ガラス針本体へ導くための導入部材とを有し、
当該導入部材によって、前記照明光を、前記ガラス針本体の中心軸に対して傾けて、前記ガラス層のうちの少なくとも最も外側の前記ガラス層へ入射させることにより、前記ガラス針本体の全体を光らせることを特徴とするガラス針を提供する。
【００１０】
また、請求項５に記載のガラス針は、
請求項４に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体を照明するためのガラス針用光源を有し、当該ガラス針用光源からの光を前記照明光として前記ガラス針本体へ導くことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載のガラス針は、
請求項５に記載のガラス針において、
試料を照明するための観察用光源をさらに有し、
当該導入部材によって、前記観察用光源からの光を、前記ガラス層のうちの内側の前記ガラス層へ入射させることにより、前記観察用光源からの光を前記ガラス針本体の先端から射出させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載のガラス針は、
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のガラス針において、
前記ガラス針本体における前記ガラス層どうしの接合面に、鏡面処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、針全体が発光することによって視認性が高く扱い易いガラス針を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明の各実施形態に係るガラス針を説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るガラス針を有するマイクロマニュピレータを備えた正立顕微鏡を示す図である。
図１に示すように顕微鏡本体１には、下方から順に、生きた細胞などの試料２を照明するための光源３、ステージ４、対物レンズ５、接眼レンズ６およびカメラ７が備えられている。そして、ステージ４にはガラスプレート８が載置されており、このガラスプレート８の凹み部には、生理的食塩水に浸されて試料２が配置されている。
また、ステージ４上には、試料２を吸引して固定したり、電極として用いて試料２に対して電気的な刺激を与えたりするためのガラス針９を備えたマイクロマニュピレータ１０が配置されている。図１では、観察者から見て、前後方向にマイクロマニュピレータ１０が取り付けられているが、一般的には右左方向に取り付けられる。
【００１５】
斯かる構成の下、試料２は、光源３からの照明光にて照明される。そして、試料２からの光は、対物レンズ５を経て接眼レンズ６またはカメラ７へと導かれる。これにより観察者は、接眼レンズ６を介して試料２を肉眼観察することができ、またカメラ７によって試料２を撮影することができる。
また、以上の構成の正立顕微鏡によって試料２を観察する際に、マイクロマニピュレータ１０によってガラス針９を操作しながら電気生理実験を行うことができる。
【００１６】
次に、本実施形態において最も特徴的なガラス針９について詳細に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係るガラス針９の構造を示す一部断面図である。
図２に示すようにガラス針９は、先端が尖った管形状のガラス部材であるガラス針本体１１と、当該ガラス針本体１１を照明するためのガラス針用光源１２と、当該ガラス針用光源１２からの光をガラス針本体１１へ導くための導入部材１３とから構成されている。尚、導入部材１３は、後述の継手部材１４および光ファイバ１５からなる。
【００１７】
ガラス針本体１１は、不図示のマニュピレータ１０に備えられたホルダ１６に取り付けボルト１７と取り付けワッシャ１８とを介して保持されており、図１中の矢印で示すようにガラス針本体１１の上下左右の移動および針の傾きの調整はマイクロマニピュレータ１０によって行うことができる。
また、ガラス針本体１１の後方部分は、筒状の継手部材１４に挿嵌されている。そして、継手部材１４に挿嵌されたガラス針本体１１は、継手部材１４を貫通してその一部が外部に露出している。このため、試料２を観察するにあたってガラス針本体１１によって試料２の吸引や注入などの作業を行う場合に、継手部材１４によりこの作業を妨げることがない。
【００１８】
また、継手部材１４は、ガラス針本体１１の下方側面に対向するプリズム１９を備えており、該プリズム１９は接着剤２０によってガラス針本体１１の下方側面に接着されている。ここで、このプリズム１９は、ガラス針本体１１の太さと同じ程度図２紙面に対して垂直な方向へ延びた三角柱プリズム部材である。
このプリズム１９、および接着剤２０には、ガラス針本体１１の硝材と略同じ屈折率を有するものが用いられ、ここでは変成ポリエステル、および石英ガラスがそれぞれ用いられている。尚、本実施形態において、ガラス針本体１１の下方側面とプリズム１９とを接着剤２０で接着せずに、下方側面とプリズム１９との間にガラス針本体１１の硝材と略同じ屈折率を有する粘度の高い油を満たす構成とすることもできる。
【００１９】
さらに、継手部材１４には、プリズム１９のプリズム面１９ａに向かって突部１４ａが設けられている。そして、この突部１４ａには光ファイバ１５が挿入されており、該光ファイバ１５の端面とプリズム１９のプリズム面１９ａとは略平行に向かい合っている。また、光ファイバ１５の反対側の端面は、ガラス針本体１１を照明するためのガラス針用光源１２に接続されている。本実施形態において、ガラス針用光源１２には赤色光を射出するレーザポインタが用いられている。
このようにして本実施形態では、継手部材１４と光ファイバ１５からなる導入部材１３によって、ガラス針用光源１２からの照明光を、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに対して傾けて、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに沿った側面１１ａよりガラス針本体１１へ入射させている。
【００２０】
図３は、ガラス針本体１１へ導かれる照明光を説明する拡大断面図である。
以上の構成の下、ガラス針用光源１２から発せられた照明光は、光ファイバ１５を経由し、図３に示すように該光ファイバ１５の端面から射出されてプリズム１９に入射する。尚、上述のように光ファイバ１５の端面とプリズム面１９ａとは略平行に対向しているため、照明光はプリズム面１９ａにて反射されて光量が減少してしまうことなくプリズム１９中へ導くことができる。
そして、プリズム１９に入射した照明光は、該プリズム１９中を進行し、接着剤２０層を経てガラス針本体１１へその側面１１ａから入射する。尚、上述のようにプリズム１９および接着剤２０にはそれぞれガラス針本体１１の硝材の屈折率と略同じ屈折率のものが用いられているため、照明光がガラス針本体１１に入射する際に側面１１ａで反射されて光量が減少してしまうことがない。
【００２１】
そして、ガラス針本体１１に入射した照明光は、ガラス針本体１１の内部側面１１ｂおよび外部側面１１ａにて反射されながらガラス針本体１１中を進行する。ここで、ガラス針本体１１中を進行する照明光がガラス針本体１１の側面１１ａで反射される際に、照明光の一部は側面１１ａを透過してガラス針本体１１外部へ射出される。この透過光は、照明光がガラス針本体１１中を進行して側面１１ａに衝突するたびに発生するため、ガラス針本体１１の側面１１ａ全体に亘って射出されることとなる。このようにしてガラス針本体１１は、その側面１１ａ全体が発光する。したがって、使用者は、ガラス針本体１１全体の輪郭を視認することが可能となる。
尚、ガラス針本体１１の側面１１ａから射出されずにガラス針本体１１中を進行する照明光は、最終的にガラス針本体１１の先端部分の端面１１ｃから射出されることとなる。
【００２２】
以上、本実施形態に係るガラス針９を有するマイクロマニュピレータ１０を備えた正立顕微鏡では、上述のようにガラス針本体１１全体が発光することによって、ガラス針本体１１全体の輪郭を視認することができる。このため、例えば暗室などの暗い環境において試料２に対してガラス針本体１１を手動でセッティングしたりする際に、顕微鏡本体１に備えられている対物レンズ５などの各部品にガラス針本体１１を衝突させて破損させてしまうことを防止することができる。
また、本実施形態に係るガラス針９を有するマイクロマニュピレータ１０を備えた正立顕微鏡では、上述のように、プリズム１９はガラス針本体１１に対して接着剤で固定されており、光ファイバ１５はプリズム１９に対向するように継手部材１４によって固定されている。これにより、ガラス針用光源１２からの照明光が常にガラス針本体１１に対して適切に入射するため、使用者がガラス針本体１１を移動させても常にガラス針本体１１全体を光らせておくことができる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態において述べたガラス針の異なる態様を、第２実施形態として以下に説明する。尚、以下の各実施形態に係るガラス針について、上記第１実施形態に係るガラス針と同様の構成である部分は説明を省略し、最も特徴的な構成である部分を詳細に説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るガラス針２１の構造を示す一部断面図である。
図４に示すようにガラス針２１は、ガラス針本体１１と、当該ガラス針本体１１を照明するためのガラス針用光源２５と、試料２の観察時にガラス針本体１１を照明系として用いて試料２を照明するための観察用光源２６と、これら２つの光源２５，２６からの光をガラス針本体１１へ導くための導入部材２７とから構成されている。尚、導入部材２７は、後述の継手部材２２および光ファイバ２３，２４からなる。
【００２４】
本実施形態に係るガラス針２１において、継手部材２２には、プリズム１９のプリズム面１９ａに向かって突部２２ａが設けられている。そして、この突部２２ａには光ファイバ２３と光ファイバ２４とが束ねられて挿入されており、この２本の光ファイバ２３，２４の端面２３ａ，２４ａとプリズム１９のプリズム面１９ａとは略平行に向かい合っている。また、２本の光ファイバ２３，２４の反対側の端面はそれぞれ、上述のガラス針用光源２５，観察用光源２６に接続されている。本実施形態において、ガラス針用光源２５には緑色光を射出するレーザポインタが用いられ、観察用光源２６には赤色光を射出するレーザポインタが用いられている。
このようにして上記第１実施形態と同様に本実施形態においても、継手部材２２と光ファイバ２３，２４からなる導入部材１３によって、ガラス針用光源２５からの照明光を、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに対して傾けて、ガラス針本体１１の中心軸Ｏに沿った側面１１ａよりガラス針本体１１へ入射させさせることによって、ガラス針本体１１全体を光らせている。
【００２５】
斯かる構成の下、暗い環境において試料２に対してガラス針本体１１を手動でセッティングしたりする際には、ガラス針用光源２５を用いることによって、ガラス針本体１１全体が発光しガラス針本体１１全体の輪郭を視認することが可能となる。
そして、試料２を観察する際には、ガラス針用光源２５から観察用光源２６に切り替える。ここで、上記第１実施形態と同様に、ガラス針本体１１へ導かれた観察用光源２６からの照明光のうち、ガラス針本体１１の側面１１ａから射出されずにガラス針本体１１中を進行する照明光は、最終的にガラス針本体１１の先端部分の端面１１ｃから射出される。これにより、ガラス針本体１１を照明系として用い、端面１１ｃから射出された照明光によって試料２を照明し、試料２の観察を行うことが可能になる。
【００２６】
以上、本実施形態に係るガラス針は、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することに加え、上述のように観察用光源２６を用いることによって、ガラス針本体１１自身を照明光学系の一部として使用することができる。
【００２７】
（第３実施形態）
次に、上記第１実施形態において述べたガラス針の異なる態様を、第３実施形態として以下に説明する。
図５（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るガラス針２７の構造を示す一部断面図であり、図５（ｂ）は、ガラス針本体２８のみの拡大断面図である。
【００２８】
図５（ａ）に示すようにガラス針２７は、後述のガラス針本体２８と、当該ガラス針本体２８を照明するためのガラス針用光源３２と、試料２の観察時にガラス針本体２８を照明系として用いて試料２を照明するための観察用光源３３と、これら２つの光源３２，３３からの光をガラス針本体２８へ導くための導入部材３４とから構成されている。尚、導入部材３４は、後述の継手部材３５および光ファイバ３６，３７からなる。
【００２９】
図５（ｂ）に示すように、本実施形態におけるガラス針本体２８は、先端が尖った管形状のガラス部材であって、中心軸Ｏの円周方向に向かって重ねられた同心の２つのガラス層（内側のガラス層２９と外側のガラス層３０）からなる。この２つのガラス層２９，３０は波長透過特性が異なり、その接合面３１には鏡面処理（遮光コート）が施されている。詳しくは、本実施形態において内側のガラス層２９は紫外光透過ガラス、外側のガラス層３０は可視光透過ガラスによって構成されている。
また、内側のガラス層２９は軸方向における長さが外側のガラス層３０よりも長く、後方部分において突出している。尚、このガラス針本体２８は、先述のように管形状であることにより、観察時には試料２の吸引や注入などを行うことが可能になっている。
【００３０】
このガラス針本体２８の後方部分は、筒状の継手部材３５に挿嵌されている。そして、継手部材３５に挿嵌されたガラス針本体２８は、該継手部材３５を貫通して内側のガラス層２９の一部が外部に露出している。これにより、ガラス針本体２８による試料２の吸引や注入などの作業を妨げることがない。
また、継手部材３５は、ガラス針本体２８の下方側面に対向するプリズム１９を備えており、該プリズム１９はガラス針本体２８の下方側面（詳しくは、外側のガラス層３０の後端部付近）に接着剤２０によって接着されている。ここで、このプリズム１９は、上記各実施形態と同様の三角柱プリズム部材である。
【００３１】
さらに継手部材３５には、プリズム１９のプリズム面１９ａに向かって突部３５ａが設けられている。そして、この突部３５ａには光ファイバ３６と光ファイバ３７とが束ねられて挿入されており、この２本の光ファイバ３６，３７の端面３６ａ，３７ａとプリズム１９のプリズム面１９ａとは略平行に向かい合っている。また、２本の光ファイバ３６，３７の反対側の端面はそれぞれ、上述のガラス針用光源３２，観察用光源３３に接続されている。本実施形態において、ガラス針用光源３２には、赤色光を射出するレーザポインタが用いらている。また、観察用光源３３には、試料２の観察時にガラス針本体２８を照明系として用いて試料２を蛍光観察するための紫外光を射出するレーザポインタが用いられている。
【００３２】
このようにして上記第１実施形態と同様に本実施形態においても、継手部材３５と光ファイバ３６，３７からなる導入部材３４によって、ガラス針用光源３２からの照明光を、ガラス針本体２８の中心軸Ｏに対して傾けて、ガラス針本体２８の中心軸Ｏに沿った側面２８ａよりガラス針本体１１へ入射させさせることによって、ガラス針本体１１全体を光らせている。
【００３３】
斯かる構成の下、暗い環境において試料２に対してガラス針本体２８を手動でセッティングしたりする際には、ガラス針用光源３２を用いることによって、ガラス針本体２８全体が発光しガラス針本体２８全体の輪郭を視認することが可能となる。
そして、試料２を蛍光観察する際には、ガラス針用光源３２から観察用光源３３に切り替える。ここで、上記第１実施形態と同様に、ガラス針本体２８へ導かれた観察用光源３３からの紫外光のうち、ガラス針本体２８の側面２８ａから射出されずにガラス針本体２８中を進行する紫外光は、最終的にガラス針本体２８の先端部分の端面２８ｃから射出される。これにより、ガラス針本体２８を照明系として用い、予め蛍光物質で印を付した試料２に紫外光を照射して励起することで、試料２の蛍光観察を行うことが可能になる。
【００３４】
以上、本実施形態に係るガラス針は、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することに加え、上述のように観察用光源２６を用いることによって、ガラス針本体１１自身を照明光学系の一部として使用することができる。
【００３５】
以上、本実施形態に係るガラス針は、上記第１実施形態の効果と同様の効果を奏することに加え、上述のように紫外光を射出する観察用光源３３を用いることによって、ガラス針本体２８自身を照明光学系の一部として使用し、蛍光観察を行うことができる。また、ガラス針本体２８の先端から紫外光が射出されるため、試料２に対して紫外光をピンポイントで照射し、試料２における観察部位以外のダメージを抑えることもできる。
また、本実施形態では、上述のようにガラス針本体２８を構成する２つのガラス層２９，３０の接合面３１に鏡面処理が施されている。これにより、内側のガラス層２９に導入された紫外光をガラス針本体２８先端へ向かって効率良く導き、前記先端の端面２８ｃ以外から紫外光が漏れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガラス針を有するマイクロマニュピレータを備えた正立顕微鏡を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガラス針９の構造を示す一部断面図である。
【図３】ガラス針本体１１へ導かれる照明光を説明する拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るガラス針２１の構造を示す一部断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るガラス針２７の構造を示す一部断面図であり、（ｂ）はガラス針本体２８のみの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
９，２１，２７    ガラス針
１０    マイクロマニュピレータ
１１，２８    ガラス針本体
１２，２５，３２    ガラス針用光源
１３，３４    導入部材
１４，２２，３５    継手部材
１５，２３，２４，３６，３７    光ファイバ
１９    プリズム
２０    接着剤
２６，３３    観察用光源
Ｏ    ガラス針本体の中心軸
【図１】
2005125452.tif 000003
【図２】
2005125452.tif 000004
【図３】
2005125452.tif 000005
【図４】
2005125452.tif 000006
【図５】
2005125452.tif 000007