(57)【要約】【課題】被加工材料を観察しながら微細加工処理を行うことができるレーザー加工装置において、その簡略化された構成および省スペース化を実現すること、また、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に設計し製造し得るレーザー加工装置を提供すること。【解決手段】本発明のレーザー加工装置は、被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部の支持部材１内部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するための装置であって、上記の顕微鏡部は支持部材１によってほぼ一体化されており、かつ、この支持部材１が高分子材料から成形された２点から４点の部品により構成されている。【選択図】図１
2005144538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、
レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、
上記支持部材は、高分子材料から成形された２点から４点の部品により構成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、
レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、
上記支持部材の大きさは、幅、奥行き、高さとも２５０ｍｍ以下の立体形状に形成されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３】
被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、
レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、
上記支持部材は、光重合性樹脂を材料にして光造形装置により作製されたもの、または、高分子材料を圧縮成型することにより作製されたものであることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
被加工材料が生物材料であり、レーザーを集光することにより加工することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項５】
被加工材料が高分子材料であり、レーザーを集光することにより加工することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
被加工材料が金属材料であり、レーザーを集光することにより加工することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項７】
被加工材料が細胞であり、レーザーを集光することにより単一の細胞を切断することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項８】
被加工材料が細胞であり、レーザーを細胞培養液に集光することにより発生した衝撃波で遺伝子注入を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項９】
被加工材料が蛋白質溶液であり、レーザーを蛋白質溶液に集光することにより蛋白質の結晶を発生させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１０】
被加工材料が光重合性高分子であり、レーザーを集光することにより、μｍもしくはｎｍサイズの高分子材料を加工することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【請求項１１】
使用するレーザーが、紫外線レーザー、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、およびナノ秒レーザーからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材料を観察しながら、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し、これにより当該材料を加工することができるレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、レーザー技術の急速な発展の結果、レーザーによる有機・無機材料の加工が注目されており、例えば特許文献１〜１１に記載するような加工装置が提案されている。特に微細加工においてレーザーは有効であり、近年その応用範囲は生体材料に広がろうとしている。しかし、マイクロレベルで見た生体材料、すなわち組織や細胞は個体差が大きく、例えば細胞の場合は移動・分離・分化を繰り返し一定ではない。そのために、その微細加工は、生体材料の状態をモニターしながら行うことが不可欠である。一方、生体材料は自己繁殖能力を有するものが多く、一つの加工に対する付加価値は、非生体材料と比べて遥かに高い。さらに、生体材料をモニターすることにより、レーザートラッピング等の高精度操作技術と合わせて加工を行うことができ、例えば細胞を切開、穿孔、融合するなど、いわば細胞の手術が可能になる。このような背景のもと、近年、特に医学・生体分野において、被加工材料を観察するための部材と、レーザーを被加工材料にマイクロレベルで集光するための部材とを両方具備するレーザー加工装置が注目されている。
【０００３】
従来、この種のレーザー加工装置は、大学の研究室などにおいて市販の顕微鏡に手を加えつつレーザー導入光学系と組み合わせて製作されていた。ところが、市販の顕微鏡は幅広い汎用性を目的として通常巨大かつ複雑な装置になっており、これにレーザー発振器やレーザー導入光学系を組み合わせると非常に大掛かりなものとなり、これらの装置類を置くための極めて広い空間を確保する必要があった。また、その組み立てと操作には高度な知識を必要とし、特に医学・生物分野の研究者にとっては、専門と大きくかけ離れた知識を要求され、扱い難い。
【０００４】
例えば、図７（ａ）には、実際に市販の顕微鏡とレーザー導入光学系とを組み合わせて製作されたレーザー加工装置が示されるが、幅、奥行きとも約１．５ｍの大きさになっている。このレーザー加工装置では、図７（ｂ）に示すように、レーザー発振器５１から出射されたレーザー光Ｌは、十数点の光学部品類から構成されるレーザー導入部５２を経由して顕微鏡部５３に入射される。顕微鏡部５３の上部には撮像手段であるＣＣＤカメラ５４が設置されており、これにより細胞などの被加工材料の様子が撮影され、表示画面上に表示される。
【０００５】
このように、同図に示される従来のレーザー加工装置は、装置全体が巨大な上、レーザー光Ｌを顕微鏡部５３に導くのに緻密な光学系の調整が必要とされ、装置の設置に手間と時間がかかり、光学分野以外の研究者にとって利用しづらいものであった。さらに、一度装置を設置してしまうと容易に移動させることができない。ゆえに、メンテナンスのために移動したり、故障した際に一時的に代替機と交換したりすることは困難であった。
【０００６】
顕微鏡部５３についても、汎用性を持たせるため通常多くの部品点数が使われ、各部品の接続をネジ等により行っていたため構成が複雑となり、その小型化は困難であった。また、生物材料等に対するレーザー加工においては、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に顕微鏡部の仕様を変更することが要求される場合があるが、従来の顕微鏡部は上記のように巨大かつ複雑であるゆえ、そのような仕様変更は困難であったし、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に顕微鏡部を設計し製造することも事実上不可能であった。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２７６０１４号公報
【特許文献２】特開平１−１６４９１１号公報
【特許文献３】特開平５−１０４２６６号公報
【特許文献４】特開平５−２４５６７５号公報
【特許文献５】特開平６−１０６３６９号公報
【特許文献６】特開平１０−１９３１５３号公報
【特許文献７】特開平１０−２１６９６６号公報
【特許文献８】特開２０００−１１７４７７号公報
【特許文献９】特開２０００−１５８１７２号公報
【特許文献１０】特開２００３−２０５３７６号公報
【特許文献１１】特開２００３−２２５７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、被加工材料を観察しながら微細加工処理を行うことができるレーザー加工装置において、その簡略化された構成および省スペース化を実現すること、また、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に設計し製造し得るレーザー加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザー加工装置は、上記の課題を解決するため、被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、上記支持部材は、高分子材料から成形された２点から４点の部品により構成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記構成のレーザー加工装置は、顕微鏡部の支持部材（換言すれば、鏡体部分）が２〜４点の部品により構成され、部品点数が少なく簡略化された構成であって、組み立てが容易である。また、高分子材料を用いることで、迅速かつ簡便に各部品を製作でき、使用目的に応じて容易にカスタマイズされた構成とすることができる。さらに、このように簡略化された構成であって、かつカスタマイズされた構成であるため、装置の小型化・省スペース化を実現できる。
【００１１】
上記レーザー導入部は、好ましくは、支持部材内部にレーザー光を導く構成になっている。また、顕微鏡部が「支持部材によってほぼ一体化されて」いるとは、（１）顕微鏡部が支持部材によって一体化されている構成、および、（２）１点ないし数点の付随的な部品を除き、顕微鏡部の主要部分が支持部材によって一体化されている構成、の両方を含む意味である。その意味で、上記支持部材が、被加工材料を載置する載置部材と、観察用の撮像部材とを支持すると共に、観察用の光学系とレーザー集光用の光学系とが支持部材内部に配置される構成になっていることは好ましい。
【００１２】
本発明のレーザー加工装置は、上記の課題を解決するため、被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、上記支持部材の大きさは、幅、奥行き、高さとも２５０ｍｍ以下の立体形状に形成されていることを特徴とするものであってもよい。これにより、装置の小型化・省スペース化を達成できる。
【００１３】
さらに、本発明のレーザー加工装置は、上記の課題を解決するため、被加工材料を観察するための顕微鏡部と、顕微鏡部にレーザー光を導くためのレーザー導入部とを備え、被加工材料を観察しつつ、当該材料またはその近傍にレーザーを集光し加工するためのレーザー加工装置であって、レーザー加工装置の一部を構成する上記顕微鏡部は、支持部材によってほぼ一体化されており、かつ、上記支持部材は、光重合性樹脂を材料にして光造形装置により作製されたもの、または、高分子材料を圧縮成型することにより作製されたものであることを特徴とするものであってもよい。これにより、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に支持部材（鏡体部分）を設計・製造することができ、顕微鏡部を迅速かつ簡易にカスタマイズすることができる。また、このようにカスタマイズすることで、不要な調整器具を設計段階から排除でき、装置の簡略化と省スペース化を実現できる上、操作の容易性、利便性を向上できる。
【００１４】
光重合性樹脂（換言すれば、光造形樹脂・光硬化性樹脂）を材料にして光造形技術を用いて支持部材を作製する製造方法は、特に試作品・プロトタイプの製造時に好適であり、高分子材料を圧縮成型して支持部材を作製する製造方法は、特に試作品作製後、大量生産する場合に好適である。
【００１５】
本発明のレーザー加工装置は、好ましくは、μｍもしくはｎｍサイズの材料にレーザーを集光し、加工を行うものであるが、被加工材料（加工対象物）として、具体的には、細胞などの生物材料（生体材料）、高分子材料、金属材料などを挙げることができる。
【００１６】
本発明のレーザー加工装置の具体的用途として、例えば細胞に対して加工処理を施す場合、（１）レーザーを集光することにより単一の細胞を切断する処理、（２）レーザーを細胞培養液に集光することにより発生した衝撃波で遺伝子注入を行う処理、などに本装置を利用できる。さらに、（１）被加工材料を蛋白質溶液とし、レーザーを蛋白質溶液に集光することにより蛋白質の結晶を発生させる処理、（２）被加工材料を光重合性高分子とし、レーザーを集光することにより、μｍもしくはｎｍサイズの高分子材料を加工する処理、などに利用してもよい。
【００１７】
本発明のレーザー加工装置において使用するレーザーとしては、好ましくは紫外線レーザー、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、およびナノ秒レーザーを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のレーザー加工装置は、多様な用途に使用できる上、使用目的に応じてカスタマイズされた構成とすることができ、装置の簡略化および小型化を実現できる上、作業の容易性、利便性を向上でき、メンテナンスも容易になる。また、迅速かつ簡易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の一形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２０】
〔１〕本発明の装置構成とその特徴点
本実施形態のレーザー加工装置における支持部材１の概略構成が、図１および図３に示される。この支持部材１は、顕微鏡部鏡体として、大略的に、対物レンズ取付け部２、載置部材取付け部１２、撮像部材取付け部３、反射ミラー取付け部４・５・６、およびレーザー導入口７を備えて構成される。
【００２１】
載置部材取付け部１２には、加工対象物（被加工材料）を載置する載置部材として、例えば細胞などの加工対象物を載置し、二方向もしくは三方向に移動可能な試料ステージが取り付けられる。試料、即ち、加工対象物は、試料ステージにおいて対物レンズ上の位置に置かれ、この位置にて対物レンズを介して観察され、レーザー光が照射される。
【００２２】
対物レンズ取付け部２には、ドーナツ状の対物レンズホルダーを取り付けられるようになっており、同ホルダーにより対物レンズが設置固定される。即ち、対物レンズ取付け部２の内側には、レーザー光および観察光の光路を形成するため開口部８が設けられており、この開口部８に対物レンズが設置固定される。
【００２３】
撮像部材取付け部３には、撮像部材であるＣＣＤカメラ等が取り付けられる。撮像部材には、加工対象物からの反射光（観察光）が対物レンズ１３、反射ミラー取付け部４内部に取り付けられた反射ミラー、結像レンズ１４、および反射ミラー取付け部５・６内部に取り付けられた各反射ミラーを経由してＣＣＤ画素１５等に入射され（図６参照。図中、加工対象物はサンプルと表記され、観察光はサンプル像と表記される。）、これにより得られた画像データが表示装置に送られ、画面上に表示されるようになっている。したがって、作業者は加工対象物を画面上でリアルタイムに観察しながら、レーザー照射を操作し、微細加工処理できるようになっている。
【００２４】
レーザー導入口７は、後述のレーザー導入部から入射されるレーザー光を導入するためのものであり、レーザーポートなどが設置できるようになっている。レーザー導入口７の内部には、入射されたレーザー光を反射する一方、観察光を透過するダイクロイックミラー９（図３（ａ）参照）が設けられており、レーザー光Ｌおよび観察光の光路およびその光学系は、ダイクロイックミラー９から加工対象物に至るまでの間共通するものになっている（図６参照）。なお、ダイクロイックミラー９は、ダイクロイックミラーホルダーによってレーザー導入口７の内部に設置固定される。このダイクロイックミラーホルダーは、図１および図３に示されるダイクロイックミラーホルダー取付け部１６の間の凹所にはまり込むようになっている。また、観察用の投影光学系の一部を構成する上記結像レンズ１４は、載置部材取付け部１２下方の内部空間１０（図２（ｂ）参照）に配置される。
【００２５】
このように支持部材１内部は、開口部８から撮像部材取付け部３に至るまで中空構造になっており、この内部空間に上記ダイクロイックミラー９、対物レンズ１３、結像レンズ１４、および反射ミラーなどの光学系（観察用の投影光学系およびレーザー集光用の分岐光学系）が配置されるようになっている。
【００２６】
このほか支持部材１には、設置・固定用の脚部となる固定部１１が設けられている。また、対物レンズ１３および加工対象物の真上には、支持部材１とは別に照明部材が設けられ、この照明部材から加工対象物に照射された反射光が開口部８の対物レンズ１３を経由して支持部材１内部の投影光学系に入射される。
【００２７】
上記支持部材１は、高分子材料から成形された２つの部品により構成されることで、部品点数の少ない簡略化された構成を実現している。図２は、支持部材１を構成する２つの部品のうち一方の部品１ａの概略構成を示す図であり、図４は他方の部品１ｂの概略構成を示す図である。支持部材１は、これらほぼ左右対称に形成された２つの部品１ａ・１ｂを組み合わせた極めて単純な構成ながら、モジュール基体ないしは結合部材として、対物レンズホルダー、対物レンズ、ダイクロイックミラーホルダー、載置部材（試料ステージ）、結像レンズ、撮像部材（撮影装置）、投影光学系、およびレーザー用の分岐光学系を同時に支持し、これにより顕微鏡部を簡易に一体化するものになっている。
【００２８】
その上、支持部材１の各部品１ａ・１ｂは、いずれも高分子材料を用いて成形されているので、後述のように、使用目的に応じて簡易迅速に設計および作製することができる。さらに、このように使用目的に応じたカスタマイズされた構成とすることができるため、装置の簡略化および小型化（省スペース化）・軽量化を実現することができる。
【００２９】
例えば図１（ａ）を参照して、実際に本発明者が試作した支持部材１は、その幅Ｗがおよそ１４０ｍｍ、奥行き（厚み）Ｄがおよそ６０ｍｍ、高さＨがおよそ９０ｍｍ（ただし、支持部材１以外のもの、例えばＣＣＤカメラ・試料ステージ・対物レンズ等は含まない。）であり、従来の装置に比べて極めて小型なものになっている。
【００３０】
支持部材の大きさは、幅、奥行き、高さとも２５０ｍｍ以下であれば省スペース化を実現するものといえるが、支持部材１のように縦型に設置し使用するタイプの場合は、幅８０ｍｍ〜２５０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ〜２００ｍｍ、高さ５０ｍｍ〜２５０ｍｍ程度の大きさであることが好ましく、幅１００ｍｍ〜２２０ｍｍ、奥行き４０ｍｍ〜１８０ｍｍ、高さ７０ｍｍ〜２１０ｍｍ程度の大きさであることがより好ましい。
【００３１】
また、図５（ａ）には、実際に本発明者が試作したレーザー加工装置が示されるが、この装置の顕微鏡部の支持部材は、上記支持部材１とは異なり、横型に設置し使用するタイプのものである。このタイプの場合は、幅８０ｍｍ〜２５０ｍｍ、奥行き５０ｍｍ〜２５０ｍｍ、高さ２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の大きさであることが好ましく、幅１００ｍｍ〜２２０ｍｍ、奥行き７０ｍｍ〜２１０ｍｍ、高さ４０ｍｍ〜１８０ｍｍ程度の大きさであることがより好ましい。
【００３２】
図５（ｂ）は、同図（ａ）のレーザー加工装置を模式的に示すものであり、同装置は、大略的に、試料ステージ２３などを支持する支持部材（横置型）２０によって一体化された顕微鏡部と、その顕微鏡部の隣に近接して設置されたレーザー導入部（レーザー導入ユニット）２１とから構成される。支持部材２０とレーザー導入部２１とは、光ファイバ等によって連結する構成としてもよい。そして、レーザー発振器からのレーザー光Ｌは、レーザー導入部２１を経由して、図５（ａ）に示すように、支持部材２０に設けられたレーザーポートより内部に入射される。これにより、支持部材２０内部に観察光と光軸の合ったレーザービームが導入される。図中、破線の矢印は内部の光路を示す。加工対象物からの反射光はＣＣＤカメラに入射され、画像として取り込まれる。
【００３３】
上記レーザー導入部２１は、加工目的に合わせた光学系が内部に配置され、ユニット化されている。内部光学系は、ミラーのみの簡易な導入系であってもよいし、コリメーター・シャッター・パワー制御装置などを含む仕様であってもよい。ユニット内に入射されたレーザービームは内部光学系により調整されるが、作業者は、このユニットを顕微鏡部の隣に設置し、レーザー光Ｌを内部の２つのピンホールの小孔に通せばよいようにユニット内を構成すれば、設定が極めて容易である。
【００３４】
また、図５（ｂ）に示すように、レーザー導入部２１とは仕様の異なるレーザー導入部２２を用意し、つまり、加工目的に応じて仕様の異なる複数のユニットを用意しておけば、加工目的に応じてユニットを交換すればよいので、設定作業は容易なものとなる。例えば、レーザートラッピング、ショックウエーブなどのレーザー加工を行う際は、光学系を他の加工処理と多少なり変更しなくてはいけないが、あらかじめレーザートラッピング、ショックウエーブ用の光学系を仕込んだ箱を用意しておき、その箱にレーザーを導く。さらに箱から顕微鏡部へレーザーを導くだけで目的の加工が行える。導くためには上記のように２つのピンホールへレーザー光を通せばよいので、作業者にとっては面倒な光学調整の作業が不要になる。
【００３５】
レーザー導入部２１・２２各ユニットの大きさは、特に限定されるものではないが、幅８０ｍｍ〜２５０ｍｍ、奥行き２０ｍｍ〜１２０ｍｍ、高さ２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の大きさであることが好ましく、幅１００ｍｍ〜２２０ｍｍ、奥行き３０ｍｍ〜１００ｍｍ、高さ４０ｍｍ〜１８０ｍｍ程度の大きさであることがより好ましい。実際に本発明者が試作したレーザー加工装置は、顕微鏡部とレーザー導入部を合わせて、図５（ａ）に示すように、幅約２２０ｍｍ、奥行き約１８０ｍｍ、高さ約１８０ｍｍ程度の大きさであり、十分省スペース化を実現するものになっている。
【００３６】
前述のように、本発明において、顕微鏡部の支持部材は、使用目的に応じてカスタマイズされた構成とすることができるため、不要な調整器具を設計段階から排除でき、顕微鏡部の簡略化と省スペース化を実現できる上、高精度ながら光学系が単純化され、光学系の調整の手間を削減でき、操作の容易性、利便性が向上し、作業者の目的加工が迅速に行える。また、装置の設定段階においても、顕微鏡部とレーザー導入部とはそれぞれ一体化されているため、その組み立て作業もしくは設定作業を容易に進めることができる。さらに、用途に応じて様々にモジュール化されたレーザー導入ユニットを取り付け、交換することにより、様々なレーザー加工処理を容易に実現できる。
【００３７】
勿論、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記支持部材１は、高分子材料から成形された２つの部品１ａ・１ｂを組み合わせることにより簡略化された構成を実現するものであったが、４点以下の部品により簡略化された構成を実現するものであってもよい。
【００３８】
さらに、簡略化された構成を損なうことなく、設計、製造、組み立て・設定、加工処理の各段階においても実質的に作業に支障がない限りにおいて、支持部材を５点以上の部品により構成することとしてもよいし、１点のパーツのみによって構成することとしてもよい。
【００３９】
支持部材の形状についても、上記支持部材１・２０のように断面「コ」の字状の形状に限定されるものではなく、使用目的あるいは設計上・配置上の理由などによって任意の形状とすることができ、例えば、細長形状、立方体形状、直方体形状などであってもよい。また、その大きさも幅、奥行き、高さとも２５０ｍｍ以下であることが望ましいが、省スペース化を実現する限りにおいて、幅、奥行き、高さの一部が２５０ｍｍを超えるものであってもよい。
【００４０】
また、レーザー加工装置の構成についても上述した構成に限定されるものではなく、例えば、レーザー光を複数本に分離し、分離された複数本のレーザー光をそれぞれ独立して加工対象物に集光できる構成にしてもよい。
【００４１】
顕微鏡部の基本構成についても、縦置型、横置型のほか、正立型、倒立型などいずれのタイプのものであってもよいし、支持部材内部に反射ミラーやダイクロイックミラー以外の光学部品または他の部品を配置した構成としてもよい。また、対物レンズの種類、倍率などは使用目的に応じて任意のものを使用すればよいし、容易に付け替え可能な構成としてもよい。
【００４２】
〔２〕上記支持部材の製造方法
次に、上記支持部材１・２０の製造方法について説明する。
上記支持部材１・２０は、高分子材料に光重合性樹脂を使用し、光造形法により簡易迅速に設計および製造することができる。光造形法では、複雑な部品を作製する場合であっても、３次元ＣＡＤ等のプログラムを利用して、コンピュータの表示画面上で組み立てながら簡易かつ迅速に設計することができる。
【００４３】
より詳細には、設計においては、まず図６に示されるような光学部品間の距離等を定めた基本光学系を設計する。そして、この基本光学系をもとに、サンプル像を反射ミラーにより任意に折り曲げる等して更に光学系を設計した上で、モデル設計、即ち、支持部材１・２０の各構成部品の具体的形状を３次元ＣＡＤ等により設計する。その際、載置部材取付け部１２、撮像部材取付け部３、その他各光学部品の取付け位置の具体的形状などを考慮しつつ、設計を行う。
【００４４】
設計後は得られた３次元ＣＡＤ等のデータを変換し、光造形装置にかける。そして、この光造形装置を使用して、材料の光重合性樹脂をレーザーにより目的形状に硬化させることで、複雑な部品構造を迅速かつ高精度に作製することができ、支持部材の部品点数も減少させることができる。なお、材料の光重合性樹脂、設計用のプログラム、光造形装置には様々な種類のものが存在するが、コスト面、作業時間、目的の部品に要求される硬度、精度、耐熱性などを考慮して適切なものを選択すればよい。
【００４５】
支持部材の部品が成型された後、ミラーやレンズ等の光学部品を内部に取り付け、支持部材を組み立てる。部品点数が少ないので組立作業も容易である。さらに、顕微鏡部の他の部材を支持部材に取り付け顕微鏡部を一体化させた後、加工目的に応じたレーザー導入部を配置し組み合わせることで、本発明のレーザー加工装置が得られる。
【００４６】
このように光造形法を用いることで、使用目的に応じて柔軟かつ迅速に支持部材（鏡体部分）を設計・製造することができ、顕微鏡部を迅速かつ簡易にカスタマイズすることができる。また、このようにカスタマイズすることで、光学系が簡略化され、調整が極めて容易になる上、装置の簡略化と小型化を実現できる。
【００４７】
これに対して、従来の顕微鏡鏡体部分の製造は、金属材料を使用し、機械工作による掘削加工（ＮＣ加工）によって成形する方法が採られていたが、この方法ではかなりの時間と手間がかかる上、複雑な部品構造の作製は困難であった。
【００４８】
なお、顕微鏡部・レーザー加工装置の他の一ないし複数の部材を、支持部材の部品と同様に、光造形法により製造することとしてもよい。
【００４９】
また、光造形法により作製された部品類は、高分子材料を金型成型（圧縮成型）することにより作製することも可能であり、この場合、より安価に製造できる。したがって、光造形法を用いた製造方法は、特に試作品・プロトタイプの製造時に好適であり、高分子材料を圧縮成型する製造方法は、特に試作品作製後、大量生産する場合に好適である。
【００５０】
なお、高分子材料の種類は特に限定されるものではなく、圧縮成型に使用される各種プラスチック材料が含まれる。高分子材料には、コスト面、目的の部品に要求される硬度、精度、耐熱性などを考慮して適切な種類のものを選択すればよい。
【００５１】
〔３〕本発明の装置の使用例
本発明のレーザー加工装置は、簡便にμｍもしくはｎｍサイズの材料にレーザーを集光し、加工を行うことができ、様々な微細加工処理に利用可能である。加工対象物は特に限定されるものではないが、細胞などの生物材料（生体材料）、高分子材料、金属材料などを好適なものとして挙げることができる。
【００５２】
ここで、「加工」とは、対象物に対して直接または間接に物理的力を加える操作すべてを含む広義の意味であり、例えば、レーザー照射による微小物体の捕捉、移動、固定化、切断、穿孔、物質注入、粒子化、結晶化、融合、破壊、形質変化、さらに各種材料の硬化、接着、切削、研磨なども含まれる。
【００５３】
本発明のレーザー加工装置の具体的用途として、例えば一つ一つの細胞に対して観察しながら加工処理を施すことができ、（１）レーザーを集光することにより単一の細胞を切断する処理（例えば、特開２００３―２１０１５９号記載の処理）、（２）レーザーを細胞培養液に集光することにより発生した衝撃波で遺伝子注入を行う処理、などに本装置を利用できる。さらに、（１）被加工材料を蛋白質溶液とし、レーザーを蛋白質溶液に集光することにより蛋白質の結晶を発生させる処理（例えば、特願２００２−２４５７００号記載の処理）、（２）被加工材料を光重合性高分子とし、レーザーを集光することにより、μｍもしくはｎｍサイズの高分子材料を加工する処理、などに利用してもよい。
【００５４】
生物材料を加工対象物とする場合は、例えば生物材料の取り扱いを容易にするために顕微鏡部を倒立とし、生物材料（試料）の差し替えなど容易に行えるように（あるいはシャーレなども置けるように）ステージ部にゆとりのある空間を確保するなど、本発明のレーザー加工装置は、加工対象物に適した構成に容易に変更可能である。
【００５５】
また、様々な画像処理用プログラムと組み合わせ、加工対象物を多様な方法で画面上に表示させることにより、レーザー微細加工処理の用途をさらに広げることができる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明者が実際に試作したレーザー加工装置の製造方法について説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５７】
まず、図５に示されるレーザー加工装置の製造方法について説明する。
支持部材の各構成部品は、光硬化性樹脂を材料に使用し、光造形法により作製した。設計には市販の３次元ＣＡＤのプログラムを使用し、得られた設計図に基づき各構成部品を市販の光造形装置にて作製した。光造形によるモデル作製は、光硬化性樹脂の余剰成長等を考慮した設計図を起こさなくてはならない。実際に、造形モデル（２つの構成部品）の製作に要した時間は、横型の支持部材の場合で設計段階を含めて約６０時間であった。また、造形モデルの加工時間は約３時間、組み立て時間は約３０分であった。
【００５８】
支持部材の組み立ては、２つの構成部品の張り合わせ（ネジ留め）により行った。顕微鏡部の組み立ては、支持部材内外に各光学部品、試料ステージ、ＣＣＤカメラ等を取り付けることにより行った。設計段階で光学部品間の距離等を考慮して設計しているため、取り付け作業は極めて容易に行うことができる。また、レーザー加工装置全体の組み立て・設定作業についても、金属プレートに顕微鏡部およびレーザー導入部（レーザー導入ユニット）を固定し、レーザー導入系の光学調整を施すのみでよいので、極めて容易に行うことができる。
【００５９】
以上の方法により、小型で簡略化した構成のレーザー加工装置を迅速かつ簡易に製造することができた。
【００６０】
さらに、上記と同様の方法によって、図１に示される縦型の支持部材、および同支持部材を使用したレーザー加工装置を製造した。この場合の造形モデル（２つの構成部品）の製作に要した時間は、設計段階を含めて約５０時間であった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明のレーザー加工装置は、簡便にμｍもしくはｎｍサイズの材料にレーザーを集光し、加工を行うことができ、様々な微細加工処理に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本実施形態のレーザー加工装置における支持部材の概略構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、上記支持部材を構成する２つの部品のうち一方の部品の概略構成を示す図である。
【図３】上記支持部材の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図である。
【図４】上記支持部材を構成する２つの部品のうち他方の部品の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は側面図である。
【図５】本実施形態のレーザー加工装置の構成を示す図であって、（ａ）は実際に組み立てた状態を示す図、（ｂ）はそれを模式的に示す図である。
【図６】上記支持部材の設計時において、はじめに設計される基本光学系を簡略化して示す図である。
【図７】従来のレーザー加工装置の構成を示す図であって、（ａ）は実際に組み立てた状態を示す図、（ｂ）はそれを模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    支持部材
１ａ    支持部材の一方の部品
１ｂ    支持部材の他方の部品
２    対物レンズ取付け部
３    撮像部材取付け部
４    反射ミラー取付け部
５    反射ミラー取付け部
６    反射ミラー取付け部
７    レーザー導入口
８    開口部
９    ダイクロイックミラー
１０    結像レンズ設置位置
１１    固定部
１２    載置部材取付け部
１３    対物レンズ
１４    結像レンズ
１５    ＣＣＤ画素
１６    ダイクロイックミラーホルダー取付け部
２０    支持部材
２１    レーザー導入部
２２    レーザー導入部
２３    試料ステージ
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図７】
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