(57)【要約】【課題】最近では、線虫Ｍやダニなどの行動が温度走性であることが分かってきている。そのため、従来の顕微鏡用加温装置とは異なり、試料載置面に温度勾配が形成され、しかもその温度勾配を意図的に制御できる試料載置装置が求められている。  【解決手段】試料を載置する試料載置面３１と、試料載置面３１を加温する加温手段とを備えた試料載置装置１において、加温手段は試料載置面３１に所望の温度勾配を形成するものである。この温度勾配は、透明抵抗発熱膜領域３５を単一の材料で構成し、一対の給電用電極の離間距離を変えて温度の異なる小領域３９に区画することで形成できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料載置面と、前記試料載置面を加温する加温手段とを備えた試料載置装置において、前記加温手段は前記試料載置面に所望の温度勾配を形成するものであることを特徴とする温度勾配の形成された試料載置装置。
【請求項２】
請求項１に記載した試料載置装置において、
加温手段は試料載置面の裏側に施された抵抗発熱膜領域と、前記抵抗発熱膜領域に接触して設けられた一対の給電用電極とからなり、前記抵抗発熱膜領域内で通電量分布が異なっていることを特徴とする試料載置装置。
【請求項３】
請求項２に記載した試料載置装置において、
抵抗発熱膜領域は単一の材料で構成されており、一対の給電用電極の離間距離を変えることで通電量分布を異ならせていることをと特徴とする試料載置装置。
【請求項４】
請求項２に記載した試料載置装置において、
抵抗発熱膜領域は互いに絶縁された状態で複数の領域に区画されていることを特徴とする試料載置装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載した試料載置装置において、
さらに、試料載置面の温度を一律に下げる温度降下手段が設けられていることを特徴とする試料載置装置。
【請求項６】
請求項５に記載した試料載置装置において、
温度降下手段は試料載置面の裏側に形成された抵抗発熱膜領域に対向して配置され、互いに離間配置された２つの仕切り板と前記仕切り板の間に充填された冷媒とからなることを特徴とする試料載置装置。
【請求項７】
請求項６に記載した試料載置装置において、
仕切り板の間に冷媒を流通させる冷媒流通手段を備えることを特徴とする試料載置装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載した試料載置装置において、
抵抗発熱膜領域と温度降下手段との間には空気層が設けられていることを特徴とする試料載置装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載した試料載置装置において、
試料載置部分は透明になっていることを特徴とする試料載置装置。
【請求項１０】
請求項９に記載した試料載置装置において、
顕微鏡ステージに設置して試料を顕微鏡観察するものであることを特徴とする試料載置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度勾配の形成された試料載置装置に係り、特に顕微鏡観察に適した温度勾配の形成された試料載置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動物の人工授精等は、精子や卵子などの試料を所定温度に保ち、それを顕微鏡で観察しながら作業を行わなければならない。この要求を満たすための装置として、顕微鏡観察用加温装置がある。この種の装置の出願には、特許文献１、２等がある。
この種の装置では、基本的には透明板に蒸着法等によって透明抵抗発熱膜が形成されており、その膜の発熱により透明板が加温されることでその透明板に載置された試料が所定温度に加温されることになる。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８３５４２２号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０１６８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した顕微鏡用加温装置は、どのようなタイプのものであっても試料の載置面が一定温度に加温されることが要求され、それがこの種の装置の性能を決定することになっている。
ところで、最近では、線虫やダニなどの行動が温度走性であることが分かってきている。
【０００５】
そのため、上記のような生体試料の評価にも対応できるよう、従来の装置とは異なり、試料載置面に温度勾配が形成されしかもその温度勾配を意図的に制御できる試料載置装置が求められている。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、試料を載置する試料載置面と、前記試料載置面を加温する加温手段とを備えた試料載置装置において、前記加温手段は前記試料載置面に所望の温度勾配を形成するものであることを特徴とする温度勾配の形成された試料載置装置である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載した試料載置装置において、加温手段は試料載置面の裏側に施された抵抗発熱膜領域と、前記抵抗発熱膜領域に接触して設けられた一対の給電用電極とからなり、前記抵抗発熱膜領域内で通電量分布が異なっていることを特徴とする試料載置装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載した試料載置装置において、抵抗発熱膜領域は単一の材料で構成されており、一対の給電用電極の離間距離を変えることで通電量分布を異ならせていることをと特徴とする試料載置装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２に記載した試料載置装置において、抵抗発熱膜領域は互いに絶縁された状態で複数の領域に区画されていることを特徴とする試料載置装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した試料載置装置において、さらに、試料載置面の温度を一律に下げる温度降下手段が設けられていることを特徴とする試料載置装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載した試料載置装置において、温度降下手段は試料載置面の裏側に形成された抵抗発熱膜領域に対向して配置され、互いに離間配置された２つの仕切り板と前記仕切り板の間に充填された冷媒とからなることを特徴とする試料載置装置である。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６に記載した試料載置装置において、仕切り板の間に冷媒を流通させる冷媒流通手段を備えることを特徴とする試料載置装置である。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項６または７に記載した試料載置装置において、抵抗発熱膜領域と温度降下手段との間には空気層が設けられていることを特徴とする試料載置装置である。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項１から８のいずれかに記載した試料載置装置において、試料載置部分は透明になっていることを特徴とする試料載置装置である。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９に記載した試料載置装置において、顕微鏡ステージに設置して試料を顕微鏡観察するものであることを特徴とする試料載置装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の試料載置装置によれば、試料載置面に温度勾配が形成され、しかもその温度勾配を所望のものにできるので、線虫などの温度走性を評価したりするのに適している。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態に係る試料載置装置１を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、この試料載置装置１は線虫Ｍを試料とし、線虫Ｍの温度走性を顕微鏡観察により評価するものである。
この実施の形態では、試料載置装置１が実体顕微鏡ステージＳの穴に嵌め込まれて設置されており、上方から対物レンズＲを対向させて観察する。
【００１８】
試料載置装置１の構造を説明する。
符号３はフレームを示し、このフレーム３は矩形の枠状に形成され、矩形の開口９を有している。図２、図３に詳細に示すように、フレーム３の対向する長手辺側には矩形のウォータケース１１、１３が形成されている。ウォータケース１１、１３はほぼ同一構造となっているが、幅寸法がウォータケース１１の方がウォータケース１３より小さく設定されており、その分だけウォータケース１１の容量がウォータケース１３の容量より小さくなっている。
【００１９】
これらウォータケース１１、１３の上面には上面開口１５、下面には下面開口１７がそれぞれ形成されている。
ウォータケース１１、１３の上面開口１５、１５はそれぞれ蓋体１９、１９によって閉塞される。各蓋体１９にはそれぞれ２本の接続パイプ２１が取り付けられ、各接続パイプ２１にはホース２３の一端が接続されている。ホース２３には図示しない冷媒としての水を収容したタンクとポンプを介して接続されている。
ウォータケース１１、１３の上面はフレーム３の上面５より一段高くなっている。
【００２０】
図５に示すように、ウォータケース１１、１３の下面開口１７側の下面はフレーム３の下面７より一段高くなっている。
ウォータケース１１の下面開口１７の形成された下面とフレーム３の下面７との間にはフレーム３の内面が内方に膨出して段差面２５が形成されている。また、ウォータケース１３の開口１７の形成された下面とフレーム３の下面７との間にもフレーム３の二重壁のうち内方の側壁４の内面が内方に膨出して同様に段差面２５が形成されている。
また、フレーム３の下面７の短手辺の両端部には段差面２７が形成されている。
【００２１】
図３、４に示すように、試料載置部２９をフレーム３の開口９に収納することにより試料載置装置１を組み立てる。  
矩形状の試料載置部２９を構成する各層を、図５、図６にしたがって説明する。
符号３３は第1透明ガラス板を示し、この透明第1ガラス板３３の見える面に蒸着法によりＩＴＯなどで構成される透明抵抗発熱膜領域３５が形成されている。透明抵抗発熱膜領域３５の構造については後で詳述する。
符号４１、４１は一対の給電用電極を示し、これらの給電用電極４１、４１は透明抵抗発熱膜領域３５に接触配置されている。各給電用電極４１は短冊状をなしており、両端部は引き出し用に第1透明ガラス板３３の縁から若干はみ出している。図示を省略するが、給電用電極４１、４１には送電線の一端がそれぞれ接続され、送電線の他端は温度コントローラに接続されている。
符号４３は遮蔽用の黒紙を示し、この黒紙４３には四隅が丸められた矩形の開口部４５が形成されている。
【００２２】
符号４７は第２透明ガラス板を示す。
第１透明ガラス板３３と黒紙４３と第２透明ガラス板４７の長手辺と短手辺の長さ寸法はいずれもほぼ同じに設定されている。
符号４９はほぼ矩形の枠状に形成された第１スペーサを示し、この第１スペーサ４９の外方縁の長手辺と短手辺の長さ寸法は第２透明ガラス板４７より若干小さく設定されている。
【００２３】
符号５１は第３透明ガラス板を示し、この第３透明ガラス板５１の短手辺の長さ寸法だけ第２透明ガラス板４７より大きくなっており、図３に示すように、その差部分が積層されたときに第２透明ガラス板４７に対する段差面５３となる。
符号５５、５５は一対の第２スペーサを示し、各第２スペーサ５５は細長の薄板状をなしている。第２スペーサ５５、５５は矩形の第１スペーサ４９の長手辺が欠けた形状になっており、残りの短手辺に相当する部分が互いに所定距離離間して対向している。各第２スペーサ５５の長さ寸法は第３透明ガラス板５１の短手辺の長さ寸法より若干小さく設定されている。
【００２４】
符号５７、６１はそれぞれ第４、第５透明ガラス板を示し、この第４、第５透明ガラス板５７、６１の長手辺と短手辺の長さ寸法はいずれもほぼ同じに設定されており、それらの短手辺の長さ寸法だけ第３透明ガラス板５１より若干大きくなっており、第４透明ガラス板５７のその差部分が第３透明ガラス板５１に対する段差面５９となっている。
符号６３はほぼ矩形の枠状に形成された第３スペーサを示し、この第３スペーサ６３は第４、第５透明ガラス板５７、６１の間に配置される。この第３スペーサ６３の外方縁の長手辺と短手辺の長さ寸法は第４、５透明ガラス板５７、６１より若干小さく設定されている。
【００２５】
上記した部材が積層されてフレーム３に収納される。
試料載置部２９の短手辺部分の収納状態について、図３にしたがって説明する。なお、ウォータケース１１、１３付近の構造はほぼ同じであることから、ウォータケース１１付近についてのみ拡大図を併せて示している。
第1ガラス板３３、黒紙４３、第２透明ガラス板４７のそれぞれの一対の短手辺の両端部がフレーム３より内方に膨出したウォータケース１１、１３の内面に近接する。
第３透明ガラス板５１の段差面５３はウォータケース１１、１３の内方側下面と当接し、さらに、フレーム３側に延びてウォータケース１１、１３の下面開口１７の一部を閉塞している。
また、第４、第５透明ガラス板５７、６１のそれぞれの短手辺の両端部はフレーム３の内面に近接する。そして、第４透明ガラス板５７の段差面５９がフレーム３の段差面２５と当接する。なお、ウォータケース１３側はフレーム３の側壁が二重になっており、上記したフレーム３の内面は内方側壁４の内面になる。
【００２６】
また、試料載置部２９の長手辺部分の収納状態について簡単に説明する。
第１透明ガラス板３３の一対の長手辺の両端部がフレーム３の段差面２７に当接し、その上に黒紙４３、第２透明ガラス板４７、第３透明ガラス板５１、第４透明ガラス板５７、第５透明ガラス板６１が順次積層されている。また、第１透明ガラス板３３、黒紙４３、第２透明ガラス板４７、第３透明ガラス板５１、第４透明ガラス板５７、第５透明ガラス板６１のいずれもフレーム３の内面に近接する。
【００２７】
第１透明ガラス板３３、黒紙４３、第２透明ガラス板４７、第１スペーサ４９、第３透明ガラス板５１、第２スペーサ５５、第４透明ガラス板５７、第３スペーサ６３、第５透明ガラス板６１の隣接する各層の間には絶縁性のシリコーン系透明接着剤が充填されており、互いに接着されている。
また、フレーム３やウォータケース１１、１３の内面との間には絶縁性のシリコーン系黒色接着剤６２が充填されており、互いに接着されている。
【００２８】
図３に示すように、上記した積層により、第２透明ガラス板４７と第３透明ガラス板５１との間は第１スペーサ４９によって密閉された空気層６５になっている。
また、第４透明ガラス板５７と第５透明ガラス板６１との間も第３スペーサ６３によって密閉された空気層６７になっている。
一方、第３透明ガラス板５１の段差面５３はウォータケース１１、１３の下面開口１７の一部しか閉塞しておらず、しかも、第３透明ガラス板５１と第４透明ガラス板５７との間に介そうされる一対の第２スペーサ５５、５５はウォータケース１１、１３側には配置されていないので、ウォータケース１１、１３と第３透明ガラス板５１と第４透明ガラス板５７との間の空間は連通する。その空間には冷媒としての水が流通するので、この実施の形態では、第３透明ガラス板５１と第４透明ガラス板５７とがそれぞれ仕切り板としての機能を担っている。
【００２９】
図１、図２に示すように、試料載置部２９の試料載置面３１をなす第1透明ガラス板３３の上面は周囲のフレーム３の上面５より一段低くなっている。この試料載置面３１のうち、黒紙４３の開口部４５に対向する部分が顕微鏡観察範囲、すなわち試料載置部分３２になっている。
一方、図４に示すように、試料載置部２９の下面をなす第５透明ガラス板６１の下面は周囲のフレーム３の下面７とほぼ面一になっている。
【００３０】
次に、第１透明ガラス板３３に形成される透明抵抗発熱膜領域３５と一対の給電用電極４１、４１の構造について、図７にしたがって詳述する。
第1透明ガラス板３３の２つの面のうち試料載置面３１と反対側の面に透明抵抗発熱膜領域３５が単一の素材で一定の膜厚寸法に形成されており、単位面積当たりの抵抗温度係数が同じになっている。この透明抵抗発熱膜領域３５は、線対称の台形状に形成されており、その底辺と上辺がそれぞれ第１透明ガラス板３３の長手辺上にある。
台形状の透明抵抗発熱膜領域３５は、長手方向に一定距離離間して平行に延びた複数の極細線状の膜欠落部３７により、複数の帯状小領域３９に区画されている。膜欠落部３７は透明抵抗発熱膜領域３５を貫通しており、複数の小領域３９は互いに電気的に絶縁されている。複数の小領域３９の幅寸法は両側のものを除いて同じ大きさになっている。
【００３１】
一対の給電用電極４１、４１は上記した台形状の透明抵抗発熱膜領域３５上に点線で示すように接触した状態で配置されている。従って、各小領域３９が電極４１、４１間の通電領域となる。
小領域３９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、‥‥、（ｉ）のうち、（ａ）が相対的に最も高温になり、順に温度が下がり、（ｉ）が相対的に最も低温になる。すなわち、温度勾配が形成される。
【００３２】
このような温度勾配が形成されるのは、小領域３９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、‥‥、（ｉ）毎に電極４１、４１間の離間距離に違いがあるために通電量分布が異なるからである。小領域３９（ａ）では離間距離が最も短いため電気抵抗が最も小さくなり、通電量が最も大きく、すなわち電流が最も流れ易くなって発熱量が最も大きくなる。一方、小領域３９（ｉ）では離間距離が最も長いため電気抵抗が最も大きくなり、通電量が最も少なく、すなわち電流が最も流れ難くなって発熱量が最も小さくなる。
そして、透明抵抗発熱膜領域３５の台形の上辺が短くなるほど側辺の傾斜角度が大きくなり、電極間の離間距離の変化度も大きくなって温度勾配も大きくなる。
【００３３】
試料載置装置１の使用方法について説明する。
顕微鏡のステージＳに装着し、図示しない温度コントローラから一対の給電用電極４１、４１を介して透明抵抗発熱膜領域３５に通電して発熱させる。
また、ウォータケース１１内にホース２３を介して水を供給すると共に、ウォータケース１３内からホース２３を介して水を排出させる。冷媒としての水がウォータケース１１から第２透明ガラス板４７と第３透明ガラス板５１との間の空間に、図３の拡大図中の矢印に示すように流入し、空間を横切るように流通し、ウォータケース１３内に流出し、そこからホースを介して排出されることになり、空間を充填する水が順次交換され、当該空間内ではほぼ一定の水温に維持される。なお、水の供給側のウォータケース１１の容量が水の排出側のウォータケース１３の容量より小さくなっているので、水が溢れ出すことはない。
【００３４】
従って、試料載置面３１は、透明抵抗発熱膜による加温作用と冷媒による降温作用とを受けることになる。
しかも、透明抵抗発熱膜領域３５と第３透明ガラス板５１との間には第１スペーサ４９により密閉された空気層６５が設けられており、透明抵抗発熱膜領域３５が過度に冷却されることはない。また、第４ガラス板５７と第５ガラス６１との間にも空気層６７が設けられているので、冷媒としての水が下側から温められることもない。
【００３５】
小領域３９（ｉ）に対向する試料載置面３１が最も低温になる。透明抵抗発熱膜領域３５を通電発熱する場合には、その温度を周囲温度、例えば２５℃以下にすることはできないが、上記したように冷媒を併用することにより、例えば、小領域３９（ｉ）を常温以下の２０℃として、そこから４℃ずつ上げておき、小領域３９（ａ）を５２℃になるように温度勾配を形成することができる。
第１透明ガラス板３３には、図示しない温度センサーが絶縁状態で貼り付けられており、温度コントローラはこの温度センサーからの温度情報を逐次受け取ることで電流供給量を調整し、所定温度に保持することができる。
【００３６】
図２に示すように、上記したように所望の温度勾配の形成された試料載置面３１の顕微鏡観察範囲３２（＝試料載置部分）に線虫を載せた寒天培地Ｋを温度の異なる複数の小領域３９を横切るように配置する。
すると、線虫Ｍの温度走性により、図８に示すように、特定の温度領域に線虫Ｍが集まることになる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、上記の実施の形態では、線虫Ｍの温度走性を評価しているため、透明抵抗発熱膜領域３５を膜欠落部３７により区画して温度差の境界を明確にしているが、試料の種類や観察目的によっては必ずしも温度差の境界を明確にする必要はない。
上記の実施の形態ではガラス板を用いているが、素材はこれに限定されず、プラスチック板でもよい。また、顕微鏡観察用でなければ、透明である必要もない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の試料載置装置によれば、試料載置面に所望の温度勾配を形成できるので、温度依存性のある生体試料の顕微鏡観察や分類としての用途に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る試料載置装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】図１の試料載置装置の使用方法の説明図である。
【図３】図１の試料載置装置の断面図である。
【図４】図１の試料載置装置を下方から見た斜視図である。
【図５】図１の試料載置装置を下方から見た分解斜視図である。
【図６】図１の試料載置装置の試料載置部を下方から見た分解斜視図である。
【図７】図１の透明透明発熱膜領域の構造の説明図である。
【図８】図１の試料載置装置における線虫の観察図である。
【符号の説明】
【００４０】
１‥‥試料載置装置                  ３‥‥フレーム
５‥‥（フレーム）上面              ７‥‥（フレーム）下面
９‥‥（フレーム）開口              １１、１３‥‥ウォータケース
１５‥‥（ケース上面）開口            １７‥‥（ケース下面）開口
１９‥‥蓋体                          ２１‥‥接続パイプ
２３‥‥ホース                        ２５‥‥（ウォータケース側）段差面
２７‥‥（フレーム側）段差面          ２９‥‥試料載置部
３１‥‥試料載置面                    ３２‥‥顕微鏡用観察範囲          
３３‥‥第１透明ガラス板              ３５‥‥透明抵抗発熱膜領域
３７‥‥極細線状膜欠落部              ３９‥‥小領域
４１、４１‥‥一対の給電用電極        ４３‥‥黒紙
４５‥‥（黒紙）開口部                ４７‥‥第２透明ガラス板
４９‥‥第１スペーサ                  ５１‥‥第３透明ガラス板
５３‥‥段差面                        ５５、５５‥‥一対の第２スペーサ
５７‥‥第４透明ガラス板              ５９‥‥段差面
６１‥‥第５透明ガラス板              ６３‥‥第３スペーサ
６５‥‥空気層                        ６７‥‥空気層
Ｓ‥‥顕微鏡ステージ                    Ｒ‥‥対物レンズ
Ｍ‥‥線虫                              Ｋ‥‥寒天培地
Ｗ‥‥水
【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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