JPH075375A

JPH075375A - Ｘ線観察用の生体試料槽

Info

Publication number: JPH075375A
Application number: JP5144071A
Authority: JP
Inventors: Hisao Fujisaki; 久雄藤崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-06-15
Filing date: 1993-06-15
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【構成】生体試料を含む試料溶液を入れる空間（３）
と、この空間を真空雰囲気から気密に隔離するハウジン
グ（２、４、５、６、７、９）及びハウジングの一部に
取りつけられたＸ線および可視光を透過する窓（１）か
らなるＸ線観察用の生体試料槽において、ハウジングの
一部に試料溶液の装入空間（３）に連通する穴と、その
穴を閉じる蓋（１０）とを備える。【効果】生体試料槽は、直接に真空容器内に入れられ
るので、途中でのＸ線の減衰が少なく、鮮明なＸ線観察
像が得られる。しかも、簡単に試料溶液の入れ換えや試
薬の添加が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線観察用の生体試
料槽に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の生物工学技術の発展は、光学顕微
鏡や電子顕微鏡などの観察手段に負うところが大きい。
ところが、光学顕微鏡は生きた生体試料を扱えるのが特
長であるが、可視光の波長に空間分解能が制限される欠
点がある。一方、電子顕微鏡は空間分解能は高いが、真
空中に試料を置かなければならず、電子線が透過する窓
材が存在しないために生きたままでは生体試料を観察で
きなかった。

【０００３】そこで、生きたままの生体試料を高分解能
で観察できる可能性を持つＸ線顕微鏡が注目され、その
開発が進められており、微細精密工学の発展によってＸ
線顕微鏡用のＸ線光学素子の性能が向上し、Ｘ線顕微鏡
の試験機が作られるまでになっている。このＸ線顕微鏡
に使用する波長２．４〜４．４ｎｍのＸ線は、水に余り
吸収されないので、Ｘ線顕微鏡で生体試料を観察するの
に適しているが、空気には吸収される。そのため、生体
試料を真空中に置かなければならないので、生体試料を
真空雰囲気から隔離する生体試料槽が必要になる。

【０００４】幸い、電子線と違ってＸ線の場合には、窒
化珪素のようなＸ線を透過する窓材が存在するため、生
体試料槽に窓を設ければ、生体試料を生体試料槽内に置
いて観察できる。生体試料へのＸ線照射位置を確認する
ためや、照射（観察）後の生体試料のＸ線損傷を光学的
に観察するために、窓は可視光を透過するものが好まし
い。生体試料は生きたままとするため、生体試料を水に
入れた試料溶液の形で、生体試料槽に入れる。こうし
て、水中での生体試料の観察が試みられている。

【０００５】生体試料槽は、通常、主に生体試料を含む
試料溶液を入れる空間と、この空間を真空雰囲気から気
密に隔離するハウジング及び該ハウジングの一部に取り
つけられたＸ線および可視光を透過する窓から構成され
ている。図５は従来の生体試料槽の断面を示したもので
ある。すなわち、この一対の窓５１は、シリコンウエハ
からなる支持板５２の上に形成された窒化珪素膜であ
る。この一対の窓５１に挟まれた空間５３の厚さはスペ
ーサ５４によって５〜１０μｍに規定されている。スペ
ーサ５４は、空間５３に置かれる試料溶液を封じ込める
隔壁も兼ねている。支持板５２は枠５５に装着され、Ｏ
リング５７、５９を介して蓋５６で押さえられる。蓋５
６はネジ５８で枠５５に固定される。固定圧はネジ５８
でＯリング５９を押しつぶして調節される。ハウジング
は支持板５２とスペーサ５４からなるが、ハウジングの
組立は極めて面倒であり、時間がかかる。

【０００６】従って、別の生体試料を観察する場合に
は、その入れ換えが面倒であり、時間がかかることにな
る。特に一度観察してＸ線損傷があったか否か調べる場
合、特別な試薬が必要になり、これを試料溶液に添加す
る必要がある。添加する場合にはハウジングを分解し、
その後組立なければならない。そこで、これまでも、試
料溶液を入れ換え、また生体試料の位置を調整できる等
の機能を備えた生体試料槽がいくつか提案された（特開
平３−２８２２３０号、特願平３−２９０７６６）。し
かしながら、これまでに提案されたものは、いずれも大
気中で使用するものであった。従って、ハウジングは真
空雰囲気に対して気密性がない。

【０００７】また、Ｘ線顕微鏡は大きく分けて２つの直
列につないだ真空容器で構成されており、一方の真空容
器に第１の窓があり、第１の窓を通して、第１の窓の外
に置かれた生体試料槽にＸ線が照射される。他方の真空
容器には第２の窓があり、生体試料槽に照射されたＸ線
は、第２の窓を通じて真空容器内に入射し、結像する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の通りの従来技術
では、様々に工夫された構成に差異はあるものの、いず
れも共通して線源を出たＸ線は、少なくとも第１の窓、
生体試料槽の窓（通常は一対）及び第２の窓を通るよう
になっている。しかしながら、この窓材は、Ｘ線を透過
するとは言うものの、従来の技術ではその透過率は比較
的低く、また、強力なＸ線源が現在のところ存在しない
ことから、途中でＸ線の減衰が激しく、鮮明なＸ線観察
像が得られないという問題点があった。

【０００９】このため、簡単に試料の入れ換えや試薬添
加が可能で、Ｘ線照射による生体試料の損傷程度の観察
が容易で、しかも観察操作過程でのＸ線の減衰を少なく
することのできる改善された方策の実現が求められてい
た。この発明はこのような問題点を解決することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の発
明者は、上記の問題点に鑑みて、直接に真空容器内に入
れられ、しかも簡単に試料溶液の入れ換えや試薬の添加
が可能な生体試料槽を得るべく研究の結果、生体試料を
含む試料溶液を入れる空間と、この空間を真空雰囲気か
ら気密に隔離するハウジング並びに該ハウジングの一部
に取りつけられたＸ線及び可視光を透過する窓からなる
Ｘ線観察用の生体試料槽であって、ハウジングの一部に
試料溶液の装入空間に連通する穴と、その穴を閉じる蓋
とを備えた生体試料槽を提供するものである。

【００１１】

【作用】図１および図２に沿ってこの発明の構成に基づ
く作用を説明すると、まず図１および図２のスペーサ３
は不連続で隔壁とはなっておらず、空間３’も試料溶液
で満たされている。図１のように、空間３’をネジ蓋１
０で密閉した状態で、生体試料槽を図３で一例を示した
Ｘ線顕微鏡あるいは図４で一例を示したＸ線照射装置に
設置し、真空下で窓１を通して溶液中の生体試料にＸ線
を照射する。その後、生体試料槽を空気中に取り出し、
ネジ蓋１０を図２のように管付きのネジ蓋１０’に交換
し、試料溶液の入れ換えや試薬の添加ができるようにす
る。

【００１２】従って、簡単に試料の入れ換えや試薬添加
が可能となる。また、直接に真空容器内に入れられるの
で、Ｘ線の減衰も少ない。光学顕微鏡下では、管付きの
ネジ蓋１０’を通して、生体試料が反応するような試薬
を添加し、生体試料の反応の程度を観察することによっ
て、Ｘ線照射による生体試料の損傷の程度を知ることが
できる。

【００１３】

【実施例】図１および図２にこの発明の一実施例を示
す。一対の窓１は、シリコンウエハからなる円形の支持
板２の上に形成された窒化珪素膜である。開口部は、シ
リコンウエハ上に窒化珪素膜を化学気相堆積法（ＣＶ
Ｄ）によって形成した後に、シリコンウエハのバックエ
ッチングによって形成した。一対の窓１に挟まれた空間
３の厚さはスペーサ４によって５〜１０μｍに規定され
ている。

【００１４】スペーサ４はＸ線入射方向からみて不連続
（つまり、切れ目がある）で、空間３は空間３’とつな
がっており、試料溶液は空間３と空間３’とを満たす。
支持板２は下枠５に装着され、Ｏリング９を介して上蓋
６で押さえられる。上蓋６はネジ８で下枠５に固定され
る。固定圧はネジ８でＯリング９を押しつぶして調節さ
れる。Ｏリング７と９が、試料溶液と外界（真空雰囲
気）との間の気密を保つ要である。

【００１５】ここでは、主に支持板２と枠５と蓋６がハ
ウジングを構成する。空間３’は必ずしも必要ではな
く、溶液交換用の穴は、たとえば試料槽の側面に設けて
空間３’が最小限になるような構成にすることも可能で
ある。このようにして作製した生体試料槽に試料溶液を
入れ、図１のようにＯリング１１を介して２個のネジ蓋
１０（この発明で言う「蓋」に相当）で密封する。試料
はツリガネムシストークの収縮要素であるスパスモネー
ムで、溶液はスパスモネーム収縮を引き起こすカルシウ
ムイオンを取り除くキレート剤ＥＧＴＡの水溶液とし
た。光学顕微鏡下で、スパスモネームが視野内にあるこ
とを確認してから、以上の構成からなる試料槽４０を図
３のような構成のＸ線顕微鏡にセットし、試料観察を行
った。

【００１６】このＸ線顕微鏡は、用いる波長のＸ線が数
ｍｍ程度の空気層で吸収されてしまうため、Ｘ線光学系
のすべてが真空容器３４の中にあり、真空下で作動す
る。高輝度パルスレーザ光３１を集光レンズ３２で集光
して、レーザ光取り込み窓３３を通して標的板３５の表
面に当て、プラズマ３６を生成させる。プラズマから発
生したＸ線３７の内、所望の波長のＸ線だけをフィルタ
３８で取り出し、集光用Ｘ線光学素子ウォルタ鏡３９で
生体試料槽４０の窓の部分に集光し、生体試料槽内の試
料を照射する。生体試料槽を透過したＸ線は、結像用Ｘ
線光学素子ウォルタ鏡４１で撮像器４２の受光面上に結
像する。

【００１７】生体試料に過剰のＸ線を照射してから、生
体試料槽４０を真空容器から取り出した。光学顕微鏡下
では、生体試料の形態に異常は見られなかった。しか
し、ネジ蓋１０を図２のように管付きネジ蓋１０’に替
えて、一方から吸い出しながらもう一方からカルシウム
溶液（試薬）を注入したところ、カルシウムイオンが生
体試料に到達した時点で、Ｘ線を照射してない部分は収
縮したが、Ｘ線を照射した部分は収縮しなかった。

【００１８】ここでは、Ｘ線顕微鏡を用いて試料にＸ線
を照射したが、図４に示すように、結像系のない装置で
も同様の実験は行える。ただし、照射Ｘ線量を知るため
に、Ｘ線検出器４３は備えていたほうがよい。また、Ｘ
線源はここで用いたレーザプラズマＸ線源に限らず、ど
のようなＸ線源でも使える。Ｘ線光学素子もウォルタ鏡
に限らない。

【００１９】

【発明の効果】この発明の試料槽は、直接に真空容器内
に入れられるので、途中でのＸ線の減衰が少なく、鮮明
なＸ線観察像が得られる。しかも簡単に試料溶液の入れ
換えや試薬の添加が可能である。そのため、Ｘ線照射に
よる生体試料の損傷の程度を大気下で光学顕微鏡で容易
に調べることができる。また、光学顕微鏡を真空容器内
に組み込み、図２のように管付きネジ蓋１１’を試料槽
に装着し、管を真空容器外に通じされば、生体試料を真
空容器から出さなくても同様の試験ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わる生体試料槽の概略
垂直断面である。

【図２】別の実施例に係わる生体試料槽の概略垂直断面
である。

【図３】この発明の試料槽を組み込んだＸ線顕微鏡の構
成を示す概念図である。

【図４】この発明の試料槽を組み込んだＸ線照射装置の
構成を示す概念図である。

【図５】従来の生体試料槽の概略垂直断面である。

【符号の説明】１，５１Ｘ線透過窓２，５２支持板（窓基板）３，３’，５３試料溶液が入る空間４，５４スペーサ５，５５下枠６，５６上蓋７，９，１１，５７，５９Ｏリング８，５８上蓋の留めネジ１０蓋ネジ１０’管付き蓋ネジ３１レーザ光３２レーザ光集光用レンズ３３レーザ光取り込み窓３４真空容器３５標的板３６プラズマ３７Ｘ線３８フィルタ３９集光用Ｘ線光学素子４０試料槽４１結像用Ｘ線光学素子４２Ｘ線撮像器４３Ｘ線検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体試料を含む試料溶液を入れる空間
と、この空間を真空雰囲気から気密に隔離するハウジン
グ並びにこのハウジングの一部に取りつけられたＸ線及
び可視光を透過する窓からなるＸ線観察用の生体試料槽
において、ハウジングの一部に試料溶液装入空間に連通する穴と、
その穴を閉じる蓋とを備えたことを特徴とするＸ線観察
用の生体試料槽。