(57)【要約】【課題】液体を流すための流路の洗浄を容易に行なえる、走査型プローブ顕微鏡のための液中測定用のカンチレバーチップホルダーを提供する。【解決手段】カンチレバーチップホルダーは、カンチレバーチップ１０８が載せられるベース部材１２１と、ベース部材１２１に対してカンチレバーチップ１０８を固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えている。ベース部材１２１は、カンチレバーチップ１０８と試料とを液体中に浸すために液体１２３を保持する緩衝液ため部２０４と、緩衝液ため部２０４への液体の導入や緩衝液ため部２０４からの液体の排出のために液体１２３を保持する液体ため部２０１と、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１とを流体的に接続している溝部２０２とを備えている。【選択図】      図２
2005308484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査型プローブ顕微鏡のための液中測定用のカンチレバーチップホルダーであり、
カンチレバーチップが載せられるベース部材と、
ベース部材に対してカンチレバーチップを固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えており、
ベース部材は、カンチレバーチップと試料とを液体中に浸すために液体を保持する測定用液体ため部と、測定用液体ため部への液体の導入や測定用液体ため部からの液体の排出のために液体を保持する供給排出用液体だめと、測定用液体ため部と供給排出用液体だめとを流体的に接続している溝とを備えている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項２】
請求項１において、走査型プローブ顕微鏡は、測定されるべき試料をカンチレバーチップに対して走査するための走査機構を備え、走査機構は、カンチレバーチップの上方に配置されており、測定用液体ため部は走査機構の下方に位置しており、供給排出用液体だめは上方から見て走査機構の外に位置している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項３】
請求項２において、供給排出用液体だめは一つの供給排出用液体ため部で構成され、溝は測定用液体ため部と供給排出用液体ため部とを流体的に接続している一つの溝部で構成されている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項４】
請求項２において、供給排出用液体だめは複数の供給排出用液体ため部を備えており、溝は測定用液体ため部と複数の供給排出用液体ため部とをそれぞれ流体的に接続している複数の溝部を備えている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項５】
請求項３において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ水平な底面を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項６】
請求項４において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ水平な底面を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項７】
請求項５において、測定用液体ため部の底面と供給排出用液体ため部の底面と溝部の底面が同一平面で構成されている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項８】
請求項６において、測定用液体ため部の底面と供給排出用液体ため部の底面と溝部の底面が同一平面で構成されている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項９】
請求項３において、測定用液体ため部の底面と供給排出用液体ため部の底面と溝部の底面が同一平面で構成されている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１０】
請求項４において、測定用液体ため部の底面と供給排出用液体ため部の底面と溝部の底面が同一平面で構成されている、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１１】
請求項１において、供給排出用液体だめは一つの供給排出用液体ため部で構成され、溝は測定用液体ため部と供給排出用液体ため部とを流体的に接続している一つの溝部で構成されており、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部は共に上方から見て直角以下の角を有していない、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１２】
請求項１において、供給排出用液体だめは複数の供給排出用液体ため部を備えており、溝は測定用液体ため部と複数の供給排出用液体ため部とをそれぞれ流体的に接続している複数の溝部を備えており、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部は共に上方から見て直角以下の角を有していない、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１３】
請求項１１において、測定用液体ため部は上方から見て鈍角の角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１４】
請求項１２において、測定用液体ため部は上方から見て鈍角の角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１５】
請求項１１において、測定用液体ため部は上方から見て丸められた角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１６】
請求項１２において、測定用液体ため部は上方から見て丸められた角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１７】
請求項１において、供給排出用液体だめは一つの供給排出用液体ため部で構成され、溝は測定用液体ため部と供給排出用液体ため部とを流体的に接続している一つの溝部で構成されており、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部は共に垂直断面において直角以下の角を有していない、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１８】
請求項１において、供給排出用液体だめは複数の供給排出用液体ため部を備えており、溝は測定用液体ため部と複数の供給排出用液体ため部とをそれぞれ流体的に接続している複数の溝部を備えており、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部は共に垂直断面において直角以下の角を有していない、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項１９】
請求項１７において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ垂直断面において鈍角の角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項２０】
請求項１８において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ垂直断面において鈍角の角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項２１】
請求項１７において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ垂直断面において丸められた角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項２２】
請求項１８において、測定用液体ため部と供給排出用液体ため部と溝部はそれぞれ垂直断面において丸められた角を有している、液中測定用のカンチレバーチップホルダー。
【請求項２３】
液中測定用の走査型プローブ顕微鏡であり、
カンチレバーチップを保持するためのカンチレバーチップホルダーと、
測定されるべき試料をカンチレバーチップに対して走査するための走査機構を備えており、
カンチレバーチップホルダーは、カンチレバーチップが載せられるベース部材と、ベース部材に対してカンチレバーチップを固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えており、ベース部材は、カンチレバーチップと試料とを液体中に浸すために液体を保持する測定用液体ため部と、測定用液体ため部への液体の導入や測定用液体ため部からの液体の排出のために液体を保持する供給排出用液体だめと、測定用液体ため部と供給排出用液体だめとを流体的に接続している溝とを備えている、走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２４】
請求項２３において、走査機構は、カンチレバーチップの上方に配置されており、測定用液体ため部は走査機構の下方に位置しており、供給排出用液体だめは上方から見て走査機構の外に位置している、走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２５】
請求項２４において、供給排出用液体だめは一つの供給排出用液体ため部で構成され、溝は測定用液体ため部と供給排出用液体ため部とを流体的に接続している一つの溝部で構成されている、走査型プローブ顕微鏡。
【請求項２６】
請求項２４において、供給排出用液体だめは複数の供給排出用液体ため部を備えており、溝は測定用液体ため部と複数の供給排出用液体ため部とをそれぞれ流体的に接続している複数の溝部を備えている、走査型プローブ顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中測定用の走査型プローブ顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
特公平７−７６６９６号公報は、一般的な走査型プローブ顕微鏡に、液中測定可能なユニットを追加した構成を開示している。この装置では、液体保持可能なプローブ保持モジュールは、カンチレバーチップが取り付けられ、Ｏリングを介して試料に対峙される。試料用の緩衝液は、プローブ保持モジュールとＯリングと試料とで囲まれた空間に保持される。さらにプローブ保持モジュールには、液体の注入や排出のための注入管と排出管とが設けられている。
【０００３】
特開２００１−１６５９３９号公報は、試料を流す試料流路と、測定を行う流路と、試薬を流す複数の試薬流路とを備えている流路構造を開示している。この流路構造では、複数の試薬流路は、試料流路と測定を行う流路との間に設けられており、試薬流路から流れてくる試薬は試料流路側から流れてくる液体と混合されて、測定を行う流路に供給される。
【特許文献１】特公平７−７６６９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１６５９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試料を保持する緩衝液は、生体サンプルを保持することが多い。従って、目的の細胞以外の細菌などが繁殖しやすい。そのような細菌はＡＦＭによる測定画像に現れ、目的の測定物が見えにくくする。また、プローブ探針先端に細菌などが付着することも多い。付着した細菌は探針曲率半径を増大させ、画像の解像度を悪化させる。このため、通常は、ひとつの測定が終了するたびに、緩衝液が接触する部位をすべて洗浄している。しかし、特公平７−７６６９６号公報のようなプローブ保持モジュールの場合、注入管や排出管は穴構造であるので、容易に洗浄することができない。つまり、洗浄に時間がかかったり、洗浄してもゴミが残存することが多く、次回の測定にしばしば悪影響を及ぼしたりする。
【０００５】
特開２００１−１６５９３９号公報の流路構造では、流路になる溝を加工した部材に平面を接着し、流路が閉じた空間になるようにしている。従って、特公平７−７６６９６号公報と同様に、流路が一度汚染されると、容易に洗浄することができない。また、流路が閉じた空間となっているため、その内側の壁による流体の圧力損失か大きい。特に、微量な流体を扱う場合には、流路は狭くならざるを得ず、これは圧力損失を増大させる。圧力損失の増大は、流速の低下を招く。液体の粘度が高かったり、温度が低かったりすると、圧力損失が大きすぎて、液体が流れないということも起こる。
【０００６】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その主な目的は、液体を流すための流路の洗浄を容易に行なえる、走査型プローブ顕微鏡のための液中測定用のカンチレバーチップホルダーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ひとつには、走査型プローブ顕微鏡のための液中測定用のカンチレバーチップホルダーである。本発明のカンチレバーチップホルダーは、カンチレバーチップが載せられるベース部材と、ベース部材に対してカンチレバーチップを固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えており、ベース部材は、カンチレバーチップと試料とを液体中に浸すために液体を保持する測定用液体ため部と、測定用液体ため部への液体の導入や測定用液体ため部からの液体の排出のために液体を保持する供給排出用液体だめと、測定用液体ため部と供給排出用液体だめとを流体的に接続している溝とを備えている。
【０００８】
本発明は、ひとつには、液中測定用の走査型プローブ顕微鏡である。本発明の走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーチップを保持するためのカンチレバーチップホルダーと、測定されるべき試料をカンチレバーチップに対して走査するための走査機構を備えており、カンチレバーチップホルダーは、カンチレバーチップが載せられるベース部材と、ベース部材に対してカンチレバーチップを固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えており、ベース部材は、カンチレバーチップと試料とを液体中に浸すために液体を保持する測定用液体ため部と、測定用液体ため部への液体の導入や測定用液体ため部からの液体の排出のために液体を保持する供給排出用液体だめと、測定用液体ため部と供給排出用液体だめとを流体的に接続している溝とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体を流すための流路の洗浄を容易に行なえる、走査型プローブ顕微鏡のための液中測定用のカンチレバーチップホルダーが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
第一実施形態
［構成］
図１は、本発明の第一実施形態の液中測定用の走査型プローブ顕微鏡の主要部を概略的に示す断面図である。
【００１２】
図１において、走査型プローブ顕微鏡は、カンチレバーチップ１０８を保持するためのカンチレバーチップホルダーと、測定されるべき試料１３２をカンチレバーチップ１０８に対して走査するための走査機構１３１を備えている。
【００１３】
カンチレバーチップホルダーは、カンチレバーチップ１０８が載せられるベース部材１２１と、ベース部材１２１に対してカンチレバーチップ１０８を固定するためのカンチレバーチップ固定機構とを備えている。カンチレバーチップ固定機構は、ネジ１０１と、板１０５と、支点ビス１０６とから構成されている。
【００１４】
図１に示されるように、ベース部材１２１にネジ１０１がネジ込まれている。ネジ１０１には穴があり、穴の中にバネ部材であるコイルバネ１０２とボール１０３が直列に入っている。板１０５は、ボール１０３にちょうどはまる穴１０４を有しており、穴１０４がボール１０３と係合した状態で配置されている。板１０５の中央付近には穴１０７があり、穴１０７には支点ビス１０６が通っており、支点ビス１０６はベース部材１２１に固定されている。板１０５の先端はカンチレバーチップ１０８の中央付近に接している。
【００１５】
板１０５は、一方の端部が支点ビス１０６を支点としてコイルバネ１０２により押し上げられる結果、反対側の先端がカンチレバーチップ１０８を一定の力で押さえて固定する。カンチレバーチップ１０８の固定力はコイルバネ１０２の圧縮量で決まる。すなわち、ネジ１０１をベース部材１２１からどれだけ突出させるかにより決まる。この突出量は、ネジ１０１を回すことにより自由に微調整できる。
【００１６】
このような構造により、カンチレバーチップ１０８を好適な力で押さえることが可能である。また、板１０５に穴１０４があることにより、ボール１０３に対して板１０５の位置がずれることがない。従って、板１０５がカンチレバーチップ１０８を押さえる位置も安定するので、常に同じ固定力でカンチレバーチップ１０８を押さえることが可能になる。
【００１７】
カンチレバーチップ１０８の上方には、走査機構１３１が配置されている。走査機構１３１は、測定対象物である試料１３２を保持するとともに、試料１３２を必要に応じてｘｙｚ方向に走査する。カンチレバーチップ１０８付近の試料１３２とベース部材１２１の間の空間は液体１２３で満たされる。ベース部材１２１には、カンチレバーチップ１０８付近にたまった液体１２３を良好に保持するために、段差１０９が設けられている。段差１０９は、後述する緩衝液ため部２０４を規定している。
【００１８】
ベース部材１２１には穴１１１が設けられている。穴１１１の下方には位置決め穴１１４がある。穴１１４にＯリング１１５が入る。Ｏリング１１５の下面には、透明部材１１６が配置される。透明部材１１６はガラスでも、透明なプラスチックでもよい。透明部材１１６の下には、穴１２４がある。穴１２４は光１１７が通る穴である。光１１７は、カンチレバーチップ１０８の変位を検出するための光や、カンチレバーチップ１０８と試料を観察するための観察光や、サンプルに刺激を与えるための光などである。
【００１９】
ベース部材１２１と台１２０はネジ１２２で締結される。そのとき、Ｏリング１１５は適度につぶれるため、液体１２３がＯリング１１５と透明部材１１６との隙間や、Ｏリング１１５とベース部材１２１との隙間から漏れることはない。Ｏリングの材質としては、生体サンプルに影響を与えないもの、例えば、フッ素ゴムや、シリコーンゴムであることが望ましい。
【００２０】
穴１１１には、給水穴１１２と排水穴１１３が設けられている。カンチレバーチップ１０８付近に液体１２３を滴下して補給した場合、これらの穴から空気が抜け、透明部材１１６から上の部分に空気だまりができることなく、確実に液体１２３がたまる。このことにより、穴１２４の下方に試料観察用の液浸対物レンズ１３０を設けた場合でも、空気層による収差が影響することがない。
【００２１】
また、試料観察用またはカンチレバー変位センサ光集光用または他の光導入用に液浸対物レンズ１３０を用いることにより、液体中に観察光やセンサ光を通しても、収差の影響が小さくなるので、試料観察やセンサ光の集光が良好に行なうことができる。
【００２２】
図２は、図１に示されるカンチレバーチップホルダーの上面図である。図２に示されるように、ベース部材１２１は、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２とを備えている。緩衝液ため部２０４は、カンチレバーチップ１０８と試料１３２とを液体中に浸すために液体１２３を保持する測定用液体ため部として機能する。緩衝液ため部２０４は、前述したように、段差１０９によって規定されている。液体ため部２０１は、緩衝液ため部２０４への液体の導入や緩衝液ため部２０４からの液体の排出のために液体１２３を保持する供給排出用液体だめとして機能する。また、溝部２０２は、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１とを流体的に接続している溝として機能する。液体ため部２０１と溝部２０２は、緩衝液ため部２０４と同様に、段差によって規定されている。
【００２３】
走査機構１３１は、試料１３２を三次元的に走査するため、図２に想像線で示されるように、平面的にある程度の大きさを有している。走査機構１３１は、測定時には、ベース部材１２１の上方、しかも緩衝液ため部２０４とカンチレバーチップ１０８の上方に配置される。従って、測定時には、緩衝液ため部２０４とカンチレバーチップ１０８は走査機構１３１の下方に位置し、上方から直接見えない状態になる。一方、液体ため部２０１は上方から見て走査機構１３１の外に位置し、上方から直接見える。
【００２４】
緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２はそれぞれ水平な底面を有している。さらに、緩衝液ため部２０４の底面と液体ため部２０１の底面と溝部２０２の底面とが同一平面で構成されている。しかし、緩衝液ため部２０４の底面と液体ため部２０１の底面と溝部２０２の底面は必ずしも同一平面で構成される必要はなく、例えば、保持できる液体１２３の量を多くするために、緩衝液ため部２０４の底面と液体ため部２０１の底面とが溝部２０２の底面よりも深くされてよい。また、緩衝液ため部２０４の底面と液体ため部２０１の底面と溝部２０２の底面は必ずしも水平である必要はなく、例えば、緩衝液ため部２０４への液体１２３の供給専用として、緩衝液ため部２０４の底面と液体ため部２０１の底面と溝部２０２の底面とが、液体ため部２０１の側が浅く緩衝液ため部２０４の側が深い傾斜した一つの平面で構成されてもよい。
【００２５】
液体は、金属などの表面に存在するときには、表面張力のために表面積を最小にしようとして球状になろうとする。このため、液体を保持する側（緩衝液ため部２０４や液体ため部２０１や溝部２０２）もそれに合った形状であるとよい。このため、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１は上方から見て直角以下の角（かど）を有していないとよい。例えば、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１は、上方から見て、鈍角の角（かど）を有しているとよく、より好ましくは、図２に示された緩衝液ため部２０４のように丸められた角（かど）を有していたり、図２に示された液体ため部２０１のように円形であったりするとよい。
【００２６】
以上は水平面内の形状についてであるが、垂直断面の形状についても同様のことがいえる。このため、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２は垂直断面において直角以下の角（かど）を有していないとよい。例えば、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２は、垂直断面形状において、鈍角の角（かど）を有しているとよく、より好ましくは、丸められた角（かど）を有していたり、円形であったりするとよい。
【００２７】
このような形状は、液体を保持する部分（緩衝液ため部２０４や液体ため部２０１や溝部２０２）に液体をなじみやすくするだけでなく、ベース部材１２１の洗浄の際に汚染物質などの不所望な物質を除去することを容易にする。
【００２８】
ＡＦＭで使用される緩衝液や試薬類は一般に高価であり、ほんの少量はいった容器のものでも数万円もの市販価格である。そのため、それらの液体を大量に使用することはコストパフォーマンスの面で好ましくない。従って、液体を保持する部分（緩衝液ため部２０４や液体ため部２０１や溝部２０２）の深さは浅い方が、保持する液体が少なくなるので好ましい。本実施形態では、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２の深さは０．３ｍｍである。
【００２９】
溝部２０２は幅が広いほど多くの液体を必要とする。また、幅が広すぎると、溝部２０２を流れる液体の流速が遅くなり、液体の拡散が十分に行なわれない。一方、幅が狭すぎると、表面張力によって液体を保持することが難しくなり、液体が溝部２０２からあふれてしまう。従って、溝部２０２の幅はこれらを考慮したうえで適当な値に設定される必要がある。本実施形態では、溝部２０２の幅は幅１ｍｍである。
【００３０】
液体ため部２０１は大きすぎると、大量の液体（試薬や緩衝液）を消費するため、コストパフォーマンスを悪くする。本実施形態では、液体ため部２０１は直径４ｍｍの円形である。液体ため部２０１は、円形であるため、表面張力によって液体を容易に保持する。また、円形の液体ため部２０１は角（かど）がないため、汚れがたまりにくく、また、洗浄の際に汚れを取り除きやすい。
【００３１】
緩衝液ため部２０４は５ｍｍ×７ｍｍ程度の大きさであり、測定に必要な十分な量の緩衝液を保持し得る。
【００３２】
本実施形態では、実験で確認した結果、緩衝液ため部２０４が約７０μＬ、溝部２０２が約６μＬ、液体ため部２０１が約２０μＬの液体を保持できる。
【００３３】
図３は、緩衝液ため部２０４や溝部２０２や液体ため部２０１が表面張力によって液体を保持している様子を模式的に示している。実験の結果、緩衝液ため部２０４や溝部２０２や液体ため部２０１に、それらの壁の高さを超えるような量の液体を滴下しても、図３に示されるように液体が保持されることが確認された。
【００３４】
また、本実施形態では、液体の保持に液体の表面張力を利用しているため、液体を保持する部材のぬれ性は重要である。固体表面のぬれ性が悪いと、液体の接触角が大きくなり、液体表面は球面に近い形で固体表面に保持される。一方、固体表面のぬれ性が良いと、逆に液体の接触角が小さくなり、液体表面は平面に近い形になる。従って、ベース部材１２１は、多量の液体を保持するために、なるべくぬれ性の悪い固体で構成されるとよい。実験では、ベース部材１２１の材料をステンレスとし、その表面にレイデント処理を行なうことによって、良好なぬれ性が得られた。ベース部材１２１の材料や表面処理は、これに限定されるものではなく、十分に悪いぬれ性が得られさえすれば、どのような材料や表面処理を用いてもよい。
【００３５】
さらに本実施形態では、カンチレバーチップ１０８と試料１３２は、溝部２０２の延長線上からはずれた位置に、より好ましくはさらに、緩衝液ため部側の溝部２０２の端２０５から離れた位置に配置される。
【００３６】
［作用］
まず、走査機構１３１を装置からはずし、カンチレバーチップ１０８が載ったベース部材１２１が上から見える状態にする。
【００３７】
次に、ベース部材１２１上の緩衝液ため部２０４に緩衝液１２３を滴下する。滴下は、微量の液体のハンドリングの際に一般的に使われるエッペンドルフ社製のマイクロピペットを使うとよい。例えば７０μＬを滴下する。マイクロピペット先端のチップで緩衝液１２３をしごいて緩衝液ため部２０４の全体にいきわたらせる。さらに、溝部２０２にも緩衝液１２３を充填する。このときも、緩衝液ため部２０４に滴下した緩衝液１２３をマイクロピペット先端のチップでしごくことによって溝部２０２に充填させる。この作業によって、緩衝液１２３は、液体ため部側の溝部２０２の端２０６までいきわたるが、表面張力によって液体ため部側の溝部２０２の端２０６でとどまっていて、液体ため部２０１に入ることはない。その結果、緩衝液１２３は、緩衝液ため部２０４と溝部２０２とに一点鎖線で示されるように保持される。その様子を図４に示す。図４は、溝部２０２の中央を通る図２のIV-IV線に沿った破断されたベース部材の垂直断面を矢印の方向から見た図である。
【００３８】
試料１３２が取り付けられた状態で、走査機構１３１をベース部材１２１上に配置し、走査型プローブ顕微鏡の測定を行なう。走査型プローブ顕微鏡による測定の詳細の説明は省く。測定の結果、図示しない表示装置に測定画像が表示される。その測定画像を見ながら、試料１３２に対して、試薬などの液体を加え、その試薬による試料１３２の変化を観察することがよく行なわれる。例えば、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）に対して、酵素を加え、酵素がＤＮＡを切断する様子を観察する。
【００３９】
本実施形態は、このような観察に好適に適用可能である。そのため、走査型プローブ顕微鏡測定を行なっている状態で液体ため部２０１に試薬を適量滴下する。その際、エッペンドルフ社製のマイクロピペットを使うことによって正確な量の試薬を滴下することができる。また、適下の際に液体ため部２０１が上から見て走査機構２０３の真下にではなく、見える位置にあるため走査機構２０３を取り外すことなく容易に素早く液体（試薬）を滴下することができる。逆に、１００μＬ以下の緩衝液内で走査型プローブ顕微鏡の測定をする場合は３０分程度で測定を終わらさなければ緩衝液や試料が乾燥してしまうので、液体の導入を素早く行なうことは重要である。
【００４０】
本発明者が行なった実験結果を以下に述べる。７０μＬの緩衝液に対して、２０μＬの試薬を液体ため部２０１に滴下した。試薬の滴下前には、図４に示されるように緩衝液１２３が保持されていた。試薬を滴下した結果、液体ため部２０１に、その底面から約１ｍｍ程度の高さの試薬がたまった。液体ため部２０１にたまった試薬は、溝部２０２を通って緩衝液ため部２０４に拡散した。試薬は約１秒弱で緩衝液ため部２０４に到達した。最初、液体ため部２０１の液面は、緩衝液ため部２０４の液面よりも０．７ｍｍ程度高かったが、試薬が拡散した結果、液体ため部２０１の液面は緩衝液ため部２０４の液面とほぼ同一になった。この０．７ｍｍの高さの違いによって、言い換えれば緩衝液面より上にある試薬によって圧力が発生した結果、液体ため部２０１から緩衝液ため部２０４の方へ試薬が流れたと考えられる。
【００４１】
流れが発生したときの液体ため部２０１の出口での流速Ｖはベルヌーイの定理より以下の式で表される。
【００４２】
Ｖ＝Ｃｖ（２ｇＨ）1/2
ここで、Ｃｖは速度係数、ｇは重力加速度、Ｈは液体ため部２０１の出口の中心から液体ため部２０１に入った試薬の水面までの距離である。速度係数Ｃｖは液体ため部２０１の出口の形状で決まり、本実施形態では出口が角形状なので約０．６である。この実験では、距離Ｈは約１ｍｍであるので、試薬が流れ出る初期速度Ｖは、Ｖ＝０．６×（２×９．８×１×１０-3）1/2＝０．０８ｍ／ｓと計算できる。従って、最初に試薬だめを出た試薬が緩衝液ため部２０４に到達する時間ｔは、ｔ＝２０×１０-3／０．０８＝０．２５秒と計算できる。この計算結果は前述の実験の結果とほぼ一致している。
【００４３】
また、この程度の流速で緩衝液に対して試薬が追加されたことによって、試薬の拡散が走査型プローブ顕微鏡の測定に影響を与えることなく、試薬滴下前後の測定を良好に行なえることが実験で確認された。
【００４４】
さらに本実施形態では、カンチレバーチップ１０８と試料１３２とが、溝部２０２の延長線上からはずれた位置で、しかも緩衝液ため部側の溝部２０２の端２０５から離れた位置にある。このため、試薬の流れがカンチレバーチップ１０８や試料１３２を直接振動させることはない。
【００４５】
走査型プローブ顕微鏡は、０．１ｎｍ程度の寸法まで測定可能な非常に高い分解能を有している。本実施形態は、試薬導入に関連する部分が非常に簡単に構成されているため、試薬導入に関連する部分が有害な振動を発生して、装置の分解能を低下させることはない。
【００４６】
また、液体が触れる部分の形状が単純なため、洗浄の際に不要なゴミや液体を容易に取り除くことができる。
【００４７】
［効果］
本実施形態によれば、試料に対する試薬の滴下が容易に行なえるとともに、試薬を保持する部材の洗浄が容易に行なえる走査型プローブ顕微鏡が提供される。
【００４８】
第二実施形態
図５を用いて、本実施形態の第二実施形態を説明する。本実施形態は、複数の流路をもつものである。図では、二つの流路の場合を示している。
【００４９】
第二実施形態
［構成］
本実施形態は、液中測定用の別の走査型プローブ顕微鏡に向けられている。図５は、本発明の第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡におけるカンチレバーチップホルダーの上面図である。図５において、図１や図２に示された部材と同一の参照符号で指示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００５０】
図５に示されるように、本実施形態では、ベース部材１２１は、緩衝液ため部２０４と液体ため部２０１と溝部２０２とに加えて、別の液体ため部２１１と別の溝部２１２をさらに備えている。液体ため部２１１の構成は液体ため部２０１と同様であり、溝部２１２の構成は溝部２０２と同様である。液体ため部２１１は、緩衝液ため部２０４への液体の導入や緩衝液ため部２０４からの液体の排出のために液体１２３を保持する供給排出用液体だめとして機能する。また、溝部２１２は、緩衝液ため部２０４と液体ため部２１１とを流体的に接続している溝として機能する。液体ため部２０１と液体ため部２１１は、測定時には、図５に示されるように、上方から見て走査機構１３１の外に位置し、上方から直接見える。
【００５１】
［作用］
本実施形態では、緩衝液ため部２０４には液体ため部２０１と液体ため部２１１がそれぞれ溝部２０２と溝部２１２を介して流体的に接続されているので、緩衝液１２３に対して異なる二種類の液体を同時に加えることができる。さらに、溝部２０２と溝部２１２の長さや幅や深さを異ならせることによって、二種類の液体が緩衝液ため部２０４に到達する時間を調整することができる。また、液体ため部２０１と液体ため部２１１の大きさを互いに異ならせることによって、保持できる液体の量を異ならせることができる。また、例えば、液体ため部２０１を液体の導入専用に使用し、液体ため部２１１を液体の排出専用に使用することも可能である。この場合、エッペンドルフ社製のマイクロピペットを使用して、液体ため部２１１から不要になった液体を吸い取った後、液体ため部２０１に別の液体を導入することによって、容易に液体の交換を行なえる。
【００５２】
［効果］
本実施形態によれば、二種類の試薬を試料に同時に容易に加えることができる。または、試薬の排出と導入を容易に行なうことできる。
【００５３】
本実施形態では、図５に示されるように、二つの液体ため部と二つの溝部を備えている例をあげたが、液体ため部の個数と溝部の個数はこれに限定されるものではなく、供給排出用液体だめが三つ以上の液体ため部で構成され、また供給排出用液体だめと緩衝液ため部２０４とを流体的に接続する溝が液体ため部と同数の溝部で構成されてもよい。その場合には、例えば、複数の試薬を同時に加えることが可能になる。
【００５４】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第一実施形態の液中測定用の走査型プローブ顕微鏡の主要部を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示されるカンチレバーチップホルダーの上面図である。
【図３】緩衝液ため部や溝部や液体ため部が表面張力によって液体を保持している様子を模式的に示している。
【図４】溝部の中央を通る図２のIV-IV線に沿った破断されたベース部材の垂直断面を矢印の方向から見た図である。
【図５】本発明の第二実施形態の走査型プローブ顕微鏡におけるカンチレバーチップホルダーの上面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１…ネジ、１０２…コイルバネ、１０３…ボール、１０４…穴、１０５…板、１０６…支点ビス、１０７…穴、１０８…カンチレバーチップ、１０９…段差、１１１…穴、１１２…給水穴、１１３…排水穴、１１４…位置決め穴、１１５…Ｏリング、１１６…透明部材、１２０…台、１２１…ベース部材、１２２…ネジ、１２４…穴、１３０…液浸対物レンズ、１３１…走査機構、１３２…試料、２０１…液体ため部、２０２…溝部、２０３…走査機構、２０４…緩衝液ため部、２１１…液体ため部、２１２…溝部。
【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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