JPH052137A - 微小物体捕捉装置、検査、および採取装置、並びに微小物体捕捉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】捕捉対象以外の微小物体を排除できる捕捉装置
を提供することである。 【構成】レ−ザ−光源１と、コリメ−タ−レンズ２と、
機械的シャッタ−１１と、リレーレンズ３と、ダイクロ
イックミラ−４、１１と、対物レンズ５と、レ−ザ−光
源６と、コリメ−タ−レンズ７と、機械的シャッタ−１
２と、リレーレンズ８、１０と、リング状のフィルター
９とを有する。 【効果】レ−ザ−光源６と、リレーレンズ８、１０と、
リング状のフィルター９とにより、集光位置の回りに、
排除用の光束を作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小物体の捕捉、検
査、および採取装置並びに微小物体捕捉方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置は、図３に示す様な
構成になっていた。本装置は、光源３１と、コリメ−タ
−レンズ３２と、リレーレンズ３３と、ダイクロイック
ミラ−３４と、対物レンズ３５と、撮像装置３７と、リ
レーレンズ３７と、試料３６とを有する。

【０００３】図３に於て、光源３１は、微小物体捕捉ビ
ーム用の光源であり、一般にレーザー光が使用される。
この光源より出た光は、コリメ−タ−レンズ３２を経
て、リレーレンズ３３とダイクロイックミラー３４を経
て、更に、対物レンズ３５により試料３６中の微小物体
に照射される。一方、試料３６は、図示しない公知の方
法により別光源で、照明されており、それにより対物レ
ンズ３５と、リレーレンズ３７を経て３６の像が撮像装
置３８に結像される。勿論撮像装置の代りに通常の肉眼
による観察装置の場合もあり得る。

【０００４】さて、この様に捕捉ビームにより照射され
た時に、微小物体は、光の反射・屈折に伴う光子の運動
量変化によって、図４に示す様に力を受ける。図中４１
は、対象微小物体を示し、照射光は、円錐型の光束をな
し、Ａ，Ｂは、光束中のビームを示し、ビームＡにより
ＦA、ビームＢによりＦBという力が微小物体に屈折によ
る力として働く。この力と浮力（水中浮遊の場合）、重
力の３つの力がつり合うと光束中に微小物体が捕捉され
る。

【０００５】また、図５には微小物体の中心が、光軸上
にない時の様子を示している。微小物体５１が、光軸上
にないと、ＦA，ＦB’は軸対称とはならず、その合力
は、光軸方向にひきこまれる形になる。このことは１度
捕捉した微小物体から照射光の光軸をずらしていくと、
小物体がそれに追従する形となり微小物体の移動が可能
となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置を用いて、多種の微小物体が混ざった懸濁液から
所定の微小物体を取りだそうとする時、微小物体を捕捉
して分離のために移動させていくと、移動路にある不必
要な微小物体まで、先に示した図５の様な形で一緒に取
りこんでしまうと問題が生ずる。

【０００７】本発明の目的は、捕捉対象以外の微小物体
を排除できる捕捉装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】上記問題の解決のために、
本発明では微小物体捕捉用光の近傍に微小物体排除用光
を設けることで微小物体の分離・移動を可能にした。

【０００９】すなわち、第１の光源と、上記第１の光源
からの光を集光して、光軸上の集光点の近傍にトラップ
を形成する第１の光学系と、第２の光源と、上記第２の
光源からの光により、光軸から見て、上記第１の光学系
の集光位置の外側に、光束を形成する第２の光学系とを
有することとしたものである。

【００１０】

【作用】第１の光学系は、上記第１の光源からの光を集
光して、光軸上の集光点の近傍にトラップを形成する。
第２の光学系は、上記第２の光源からの光により、光軸
から見て、上記第１の光学系の集光位置の外側に、光束
を形成する。そして、上記光束は、捕捉対象でない微小
物体を捕捉しない様に、排除する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例であって特に、微小物
体捕捉に関与する部分である。観察は、図示されていな
い公知の方法、例えば、図３に示す観察用の光学系を、
第３の光学系として有することによって行う。

【００１２】本捕捉装置は、第１の光源であるレ−ザ−
光源１と、コリメ−タ−レンズ２と、機械的シャッタ−
１１と、リレーレンズ３と、ダイクロイックミラ−４、
１４と、対物レンズ５と、第２の光源であるレ−ザ−光
源６と、コリメ−タ−レンズ７と、機械的シャッタ−１
２と、リレーレンズ８、１０と、リング状のフィルター
９とを有する。

【００１３】コリメ−タ−レンズ２と、機械的シャッタ
−１１と、リレーレンズ３と、ダイクロイックミラ−
４、１４と、対物レンズ５とは、第１の光学系を構成す
る。第２の光源であるレ−ザ−光源６と、コリメ−タ−
レンズ７と、機械的シャッタ−１２と、リレーレンズ
８、１０と、リング状のフィルター９と、ダイクロイッ
クミラ−１４と、対物レンズ５とは、第２の光学系を構
成する。実線が捕捉用光束、破線が排除用光束である。

【００１４】１は、捕捉用光源であり、３０ｍＷの半導
体レ−ザ−を用いている。これより出たビームは、コリ
メ−タ−レンズ２、リレーレンズ３、ダイクロイックミ
ラー４を経て、対物レンズ５により試料１３に集光され
る。一方、排除光用光源（１００ｍＷの半導体レ−ザ）
６から出たビームは、コリメ−タ−レンズ７、リレーレ
ンズ８，１０、リング状のフィルター９、ダイクロイッ
クミラー１４を経て、対物レンズ５の焦点に集光され
る。このビームは、対物レンズ５を透過後、断面がリン
グ状になる平行光となる。

【００１５】本発明では図４のように、微小物体４１に
作用する力が、図中の角θにより、その方向が変化する
ことを利用している。図６、７により、本発明に係わる
排除用光束の作用について述べる。

【００１６】図６に平行光の場合の力の作用を示した。
平行光束ＡＢ中の微小物体にかかる力ＦA，ＦBの合力
は、光の進行方向に向き、微小物体を光の進行方向に押
す形となる。ここには図示しないが、界面での光の反射
による力も同じ方向を向くため、微小物体は、すばやく
加速されて光束に沿って流れる。一方、図７には、微小
物体の一部が光束ＡＢにかかった所を示している。この
時、ＦBは、光束の中心に向かう方向の成分と光の進行
方向の成分の和になっており、微小物体は光束にひきこ
まれ乍ら、光の進行方向に流れる。

【００１７】この点を利用し、分離に利用した状態を示
すものが図２である。図中、Ｆtは捕捉用の光束を示
し、対物レンズ５により集光され、微小物体２４を捕捉
している。さらに排除光として、対物レンズ透過後にリ
ング状のほぼ平行光となる光Ｆeを設ける。この様にす
ると、例えば、微小物体２５が接近したとしても、この
微小物体は、一度は光束Ｆe中にひきこまれるが、光の
進行方向に流れ、微小物体２５’となるため微小物体２
４とは分離されることになる。

【００１８】このことを用いて実際の操作を次の様に行
う。実際の捕捉に際しては、図１において、まず捕捉す
べき微小物体を図示しないステージの移動により視野の
中央にもってきて、機械的シャッター１１を開けること
によりまず微小物体を捕捉し、しかる後に、排除用光用
のビームをオン・オフする機械的シャッター１２を開け
る。

【００１９】実際に、この様にした後で、再びステージ
を移して、微小物体を相対的に試料ホルダー中で移動さ
せたところ、排除ビームに入った微小物体は全て下方に
流れ、微小物体の混合は生じなかった。

【００２０】なおレーザーの発振モードとしては、捕捉
用にはＴＥＭ00、排除用にはＴＥＭ01モードが有効であ
り、また、より広い範囲で排除性をもたせるには、排除
用のレーザー強度を少くとも捕捉用レーザーの３倍以上
にすることが好ましい。

【００２１】以上の様に、排除光束を設けることによ
り、目的染色体等の微小物体の捕捉・移動が不要微小物
体の混入なしに行え、自動化へ容易に移行できるという
効果がある。

【００２２】上記の実施例では、排除光は、集光位置を
リング状に囲む様にしたが、これに限られるものではな
く、囲む形は、特にとわない。楕円、歪んだ形、多角形
でも本発明の効果を有する。

【００２３】また、本発明に係わる捕捉装置を微小物体
の採取装置に設けることにより、ピペット等の手段を採
取手段として有することにより、従来、困難であった微
小物体を選別して、採取することが容易になる。

【００２４】また、本発明に係わる捕捉装置を微小物体
の観察を行なう顕微鏡に設けることにより、従来、困難
であった微小物体を選別して、観察することが容易にな
る。

【００２５】また、本発明に係わる捕捉装置を微小物体
の検査を行なう検査装置に設けることにより、従来、困
難であった微小物体を選別して、検査することが容易に
なる。

【００２６】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、捕捉対象以
外の微小物体を排除できる捕捉装置を提供することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る捕捉装置のブロック図である。

【図２】本発明に係る一実施例の捕捉装置による微小物
体排除の説明図である。

【図３】従来技術に係る捕捉装置を有する観察装置のブ
ロック図である。

【図４】従来技術に係る微小物体の光による捕捉の説明
図である。

【図５】従来技術に係る微小物体の光による捕捉の説明
図である。

【図６】本発明に係る微小物体の排除の仕方の説明図で
ある。

【図７】本発明に係る微小物体の排除の仕方の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…レーザー光源、２…コリメ−タ−レンズ、３…リレ
ーレンズ、４…ダイクロイックミラー、５…対物レン
ズ、６…レーザー光源、７…コリメ−タ−レンズ、８…
リレーレンズ、９…フィルター、１０…リレ−レンズ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の光源と、上記第１の光源からの光を
   集光して、光軸上の集光点の近傍にトラップを形成する
   第１の光学系と、第２の光源と、上記第２の光源からの
   光により、光軸から見て、上記第１の光学系の集光位置
   の外側に、光束を形成する第２の光学系とを有すること
   を特徴とする微小物体捕捉装置。
2. 【請求項２】第１の光源と、上記第１の光源からの光を
   集光して、トラップを形成する第１の光学系と、第２の
   光源と、上記第２の光源からの光により、上記第１の光
   学系の集光位置を囲むように、光束を形成する第２の光
   学系とを有することを特徴とする微小物体捕捉装置。
3. 【請求項３】第１の光源と、上記第１の光源からの捕捉
   用光束を集光して、トラップを形成する第１の光学系
   と、第２の光源と、上記第２の光源からの排除用光束に
   より、上記第１の光学系の集光位置を囲むように、光束
   を形成する第２の光学系とを有し、上記排除用光束は、
   光軸に垂直な面での断面形状がリング状をなしているこ
   とを特徴とする微小物体捕捉装置。
4. 【請求項４】第１の光源と、上記第１の光源からの光を
   集光して、光軸上の集光点の近傍にトラップを形成する
   第１の光学系と、第２の光源と、上記第２の光源からの
   光により、光軸から見て、上記第１の光学系の集光位置
   の外側に、光束を形成する第２の光学系と、トラップに
   捕捉された微小物体を観察する第３の光学系とを有する
   ことを特徴とする検査装置。
5. 【請求項５】請求項１、２または３記載の捕捉装置と、
   上記捕捉装置によって捕捉された微小物体を採取する手
   段とを有することを特徴とする採取装置。
6. 【請求項６】第１の光源からの光を微小物体近傍に集光
   すること、上記光により物体に働く力を利用して、光軸
   上の集光点の近傍に上記微小物体を捕捉するトラップを
   形成すること、第２の光源からの光により、光軸から見
   て、上記第１の光学系の集光位置の外側に、光束を形成
   することよりなることを特徴とする微小物体捕捉方法。